Упругие и неупругие свойства кристаллов галогенатов натрия

• Автор: Соболева, Эльвира Гомеровна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Юрга
• Количество страниц: 130 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Общие свойства галогенатов натрия. Обзор

1.1. Некоторые представления о галогенатах щелочных металлов

1.2. Структура кристаллической решетки

1.3. Теплофизика

1.4. Термоаналитика и термодинамика

1.5. Электрические и диэлектрические свойства

1.6. Оптика и спектроскопия

1.7. Акустические и упругие свойства монокристаллов галогенатов

натрия
1.8. Температурные изменения скоростей звука и упругих
характеристик кристаллов галогенатов натрия
1.9. Изменения постоянных жесткости и сжимаемости кристаллов
галогенатов натрия под давлением
Глава 2. Методика измерений скоростей звука и внутреннего трения.
Основные расчетные формулы для определения акустических, упругих и неупругих свойств твердых тел
2. 1. Акустические методы исследования упругих и неупругих свойств
кристаллов
2.1.1. Резонансный метод составного вибратора. Методика измерения внутреннего трения
2.1.2. Импульсный метод измерения скоростей распространения упругих волн в кристаллах
2.2. Выращивание монокристаллов, прессование и другие вопросы
экспериментальной методики
2.3. Скорости распространения упругих волн, постоянные жесткости и
упругие модули монокристаллов и поликристаллов
2.4. Основные расчетные формулы и погрешности определения скорости
ультразвука упругих характеристик и внутреннего трения
2.5. Внутреннее трение
2.6. Взаимосвязь акустических, упругих, неупругих свойств с другими
макро- и микроскопическими свойствами кристаллов
Выводы
Глава 3. Акустические и упругие свойства галогенатов натрия при
стандартных условиях
3.1. Постоянные жесткости монокристаллов хлората и бромата натрия
3.2. Акустические и упругие свойства смешанных монокристаллов галогенатов натрия
3.3. Скорости звука и упругие модули поликристаллов галогенатов
натрия
3.4. Некоторые физико - химические свойства кристаллов галогенатов натрия, полученные на основе их взаимосвязей с акустическими и

упругими параметрами
3.5. Отношения скоростей звука и предельные значения коэффициента Пуассона
3.6. Ангармонизм межатомных колебаний в кристаллах
3.7. Хрупко - пластичный переход и ангармонизм межатомных колебаний
Выводы
Глава 4. Влияние внешних энергетических воздействий на акустические, упругие и неупругие свойства кристаллов галогенатов натрия
4.1. Детализированная термоакустика кристаллов хлората и бромата натрия
4.2. Амплитудно-зависимое внутреннее трение в кристаллах хлората натрия
4.3. Максимальный параметр Грюнайзена при полиморфных превращениях в кристаллах
4.5. Влияние облучения на упругие характеристики монокристалла
хлората натрия
Выводы
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ
ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Упругость и неупругость составляют базис физики и механики деформируемых твердых тел. Изучение параметров упругости (упругих постоянных монокристаллов, упругих модулей поликристаллов) и неупругости (внутреннего трения) имеет фундаментальное и прикладное значения. Исторически начала теории упругости были заложены французской школой в 20 — 30-х годах 19 в., главным образом в трудах
А. Навье, О. Коши, Д. Пуассона, Г. Ламё, а исследование зависимости между мгновенной деформацией и следующим за ней последействием выполнил в 1830 г. В. Вебер. Систематические экспериментальные исследования упругих свойств твердых тел к концу 19 в. провел немецкий физик В. Фохт. Именно он опубликовал первые сведения по упругим постоянным монокристалла хлората натрия (NaC103) в 1893 г. и положил начало более чем вековой загадки относительно истинного знака одной из компонент тензора упругости NaC103: у Фохта оказалось, что с12 < 0 для этого кристалла при комнатной температуре. Поясним важность данного факта: из с[2 < 0 прямо следует, что хотя бы в одном направлении кристалла NaC103 коэффициент Пуассона (коэффициент
поперечной деформации) отрицательный и, таким образом, кристалл хлората натрия может быть включен в формирующийся класс материалов с необычным механическим поведением - по современной терминологии «ауксетики» (расширяющиеся / сужающиеся в поперечном направлении при продольном растяжении / сжатии) (R. Lakes, A. Alderson, К. Evans, К. Wojciechowski, С. В. Шилько, Ю. М. Плескачевский, Ал. А. Берлин, И. JL Светлов,
Д. С. Сандитов, С. В. Дмитриев, Токмакова С. П. и др.).
В 1946 г. американский физик W. Mason определил упругие постоянные монокристаллов NaC103, NaBr03 и указал на ошибку Фохта в части знака постоянной С]2 для NaC103. Последующие эксперименты практически всеми возможными методами (S. Bhagavantam, D. Suryanarayn, 1947 г.; R. V. G. Sundara Rao, 1949 г.; F. Iona, 1950 г.; R. Bechmann, 1951 г.; G. N. Ramachandran, W. A. Wooster, 1951 г., R. F. S. Hearmon, 1952 г., S. Haussühl, 1964 г.; R. Viswanathan, 1966 г.; К. R. Srinivasan, E. S. R. Gopal, 1975 г.; Shen Zhi - gong et al., 1988 г.; В. H. Беломестных, В. JI. Ульянов, 1993 г.) также не подтвердили отрицательного знака у постоянной с12. Правда следует признать, что исследования проводились либо в ограниченном диапазоне температур, либо с большими интервалами (—20 К) между экспериментальными точками.
В последние годы заметно возрос интерес к вопросам взаимосвязи
акустических и упругих свойств твердых тел с ангармонизмом межатомных
(межмолекулярных) колебаний в них. Получены и развиваются новые соотношения между скоростями распространения упругих волн, упругими модулями, коэффициентом Пуассона и параметром Грюнайзена, являющимся мерой ангармонизма межатомных колебаний и нелинейности сил межатомного взаимодействия (К. Л. Леонтьев, Д. С. Сандитов, В. Ю. Бодряков, E. Pineda, В.
Н. Беломестных, М. Н. Магомедов и др.). При этом важно расширение объектов исследования, обладающих усложненными типами химической связи и

Длина столба жидкости, соответствующая; времени прохождения; ультразвука через образец, получается как разность отсчетов микрометра эталонной линии при измерениях с образцом и без него. Скорость звука в образце вычисляется по формуле:

и„Ср=--------«от, (2.8)
п2-п,
где Ь - длина образца; щ и п2 - отсчеты микрометра эталонной линии; иэт - скорость звука в эталонной линии. На рис. 3.5 приведены температурные зависимости скорости звука в эталонной жидкости.
Рис. 2.5. Температурные зависимости скорости звука в эталонной жидкости
Для измерения температурной зависимости скоростей ультразвука была использована измерительная линия новой конструкции, схематически представленная на рис. 2.6.
Два датчика колебаний измерительной линии 2 выточены из нержавеющей стали. К отшлифованным торцам металлических стержней приклеены кварцевые пластинки 3, которые возбуждаются напряжением от электронного блока УЗИСТТ. Для изменения температуры образца 1 использовалась трубчатая нагревательная печь 4, которая может закрепляться в нужном положении на направляющих линии. На стержни датчиков надевались металлические рубашки с двойными стенками 5, через которые циркулировала вода. Это, с одной стороны, устраняет нагревание кварцевых пластин датчика, с другой - позволяет получить стационарные условия при измерениях скорости звука как функции температуры. Вся линия помещается в металлический колпак 6, в основании которого имеются разъемы для кабеля РК 7, 8, разъем для термопары 9 и штуцер для воды 10.