Исследование динамики и статистики множественных процессов структурной релаксации в кристаллах методом электромагнитной эмиссии

• Автор: Скворцов, Виталий Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 165 с. : ил

Автор выражает искреннюю признательность своим научным руководителям: Головину Юрию Ивановичу и Шибкову Александру Анатольевичу за деятельное участие в организации и проведении научной работы, сотрудникам кафедры: Иволгину В.И., Тюрину А.И., Киперману В.А., Желтову М.А., Иванову В.Е., Королеву А.А., Кольцову Р.Ю. за помощь и полезные; советы в проведении экспериментов, а также всем, кто проявил живой интерес к работе. Особая благодарность - сотрудникам ИФТТ РАН Лебедкину М.А. и Юрлову В.И. за доброжелательную поддержку и обсуждение результатов работы. ' л' •
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Структурные уровни деформации

1.2. Скачкообразная пластическая деформация

1.2.1. Механизмы деформационного разупрочнения,

связанные с неустойчивостью в -типа

1.2.2. Скачкообразная деформация, связанная с неустойчивостью S-типа.

Модели эффекта Портевена- Ле Шателье

1.2.3. Волны пластической деформации

1.3. Традиционные экспериментальные методы исследования пространственно-временной структуры дефектов кристалла на мезо- и макроуровне
1.4. Метод электромагнитной эмиссии
1.4.1. Теоретические основы метода
1.4.2. Исследование эволюции отдельных мезодефектов методом электромагнитной эмиссии
1.5. Постановка задач исследования 3
ГЛАВА II. МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Выбор объектов исследования
2.2. Нагружающее устройство
2.3. Измерение деформации
2.4. Методика регистрации и изучения собственного электромагнитного излучения в ходе процессов структурной релаксации
в неметаллических материалах
2.5.Модифицированный метод ЭМЭ для исследования скачкообразной пластической 49 деформации металлов
2.6. Выводы
ГЛАВА III. ХАРАКТЕРИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ ИОННЫХ КРИСТАЛЛОВ ПО СОБСТВЕННОМУ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМУ ИЗЛУЧЕНИЮ
3.1. Электромагнитная эмиссия при множественном скольжении и микрорастрескивании монокристаллов LiF
3.2. Обсуждение экспериментальных результатов
3.3. Автокорреляционный и статистический анализ скачков пластической деформации и разрушения
3.4. Выводы

ГЛАВА IV. ХАРАКТЕРИЗАЦИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ПРОЦЕССОВ СТРУКТУРНОЙ РЕЛАКСАЦИИ ВО ЛЬДЕ ПО СОБСТВЕННОМУ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМУ ИЗЛУЧЕНИЮ
4.1. Собственная электромагнитная эмиссия при деформировании
поликристаллического льда
4.1.1. Сигналы ЭМЭ, вызванные развитием трещин
4.1.2. Электрические сигналы, вызванные скачками пластической деформации
4.2. Взаимосвязь параметров собственного электромагнитного излучения с процессами самоорганизация структур неравновесного роста льда
в переохлажденной воде
4.3. Выводы
ГЛАВА V. КИНЕТИКА МАКРОСКОПИЧЕСКОЙ СКАЧКООБРАЗНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ И КОЛЛЕКТИВНАЯ
ДИСЛОКАЦИОННАЯ ДИНАМИКА В СПЛАВАХ AI-Mg
5.1. Кривые деформирования
5.2. Кинетика пластической деформации на фронте скачков. Тонкая структура
скачков
5.3. Электрический отклик на скачкообразную деформацию
5.4. Структурные аспекты скачкообразной деформации сплава Al-2.5%Mg
5.5. Обсуждение экспериментальных результатов
5.7.1. Сравнение полученных экспериментальных данных с традиционными моделями
5.7.2. Полуфеноменологическая модель
5.7.3. Синергетика скачкообразной деформации сплава Al-2.5%Mg
5.6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

мощность ДЭС, (1Ь - элемент площади межфазной границы раздела. При перемещении
плоского фронта кристаллизации на расстояние Дх изменится электрический квадрупольный момент I) двухфазной системы на величину, определяемую произведением межфазной разности потенциалов и и объема прироста твердой фазы АР] = 5(Дт [167, 168]. При зарождении и росте дендрита произвольной формы возникает квадрупольный момент
М> = еоХ,иЬУ„ (1.24)
где е0 - диэлектрическая постоянная, а^,- коэффициент формы дендрита.
Таким образом, наиболее значимые события на микро- и мезоскопическом уровне пластической деформации и разрушения идеального ионного диэлектрика (непьезоэлектрика) приводят к его остаточной поляризации. Как видно из формул (1.20)-(1.23), значение дипольного момента, приобретенного в результате зарождения и перемещения заряженных дислокаций и образования микротрещин, определяются произведением электрической характеристики носителей процессов структурной релаксации (погонного заряда дислокации и поверхностной плотности заряда трещины) и количественной меры их необратимости (заметаемой дислокациями площади и объема полости трещины). Возможность бесконтактного измерения поляризации кристалла определяется тем, что дипольный момент, как известно, является источником дальнодействующего электрического поля (выходящего за пределы электрически нейтрального образца). Следует, однако, иметь в виду, что это поле искажается вследствие проводимости среды, причем степень искажения зависит от соотношения между характерной продолжительностью процесса А/ (например, временем развития трещины или полосы скольжения и т.д.) и максвелловским временем релаксации тм . Если тм))А(, то потенциал электрического поля вне системы ср(г) непосредственно несет информацию о мгновенном значении дипольного момента мезодефекта; при обратном соотношении времен, т.е. тм ({А/,
такую информацию несет первообразная электрического сигнала
образом, выражения (1.20)-(1.24) составляют основу нового электромагнитного метода, позволяющего по измерению электрических моментов диэлектриков (непьезоэлектриков),