Динамические дислокационные эффекты в низкотемпературной ползучести монокристаллов β-олова, стимулированной сверхпроводящим переходом

Abstract

Изучена низкотемпературная ползучесть монокристаллов высокочистого β-олова, ориентированных для пластического скольжения в системе (100)<010>. Эксперименты проведены в интервале температур 0,5 < T < Tc, где Tc ≈ 3,7 К - критическая температура сверхпроводящего перехода. Образцы нагружались выше предела текучести и в них инициировалась нестационарная ползучесть переводом из нормального (N) в сверхпроводящее (S) состояние магнитным полем. Установлено, что временная зависимость приращения деформации после NS-перехода состоит из трех стадий: переходной, экспоненциальной и логарифмической. Для физической интерпретации этих стадий в Приложении разработана теория ползучести, основанная на представлениях о термически активированном, квантовом(туннельном) и динамическом движении дислокаций в потенциальном рельефе Пайерлса с учетом их электронного и радиационного торможения. Детально проанализированы особенности отдельных стадий ползучести, связанные с проявлением динамических свойств дислокационных струн. Переход образцов в сверхпроводящее состояние резко уменьшает электронное торможение дислокаций и увеличивает вклад динамической составляющей дислокационного потока в скорость ползучести. Сопоставление результатов эксперимента и теории позволило получить эмпирические оценки для значений некоторых феноменологических параметров дислокационной модели ползучести.

Вивчено низькотемпературну повзучість монокристалів високочистого β-олова, які орієнтовано для пластичного ковзання у системі (100)<010>. Експерименти виконано у інтервалі температур 0,5 < T < Tc, деTc ≈ 3,7 К критична температура надпровідного переходу. Зразки навантажувалися вище границі текучості і в них ініціювалася нестаціонарна повзучість переводом з нормального (N) у надпровідний (S) стан магнітним полем. Встановлено, що залежність від часу приросту деформації після NS-переходу складається із трьох стадій: перехідної, експоненціальної та логарифмічної. Для фізичної інтерпретації цих стадій у Додатку розроблено теорію повзучості, яка базується на уявленнях про термічно активований, квантовий (тунельний) та динамічний рух дислокаційних струн у потенціальному рельєфі Пайєрлса з урахуванням їх електронного та радіаційного гальмування. Детально проаналізовано особливості окремих стадій повзучості, які пов’язані з проявами динамічних властивостей дислокаційних струн. Перехід зразків у надпровідний стан різко зменшує електронне гальмування дислокацій та збільшує внесок динамічної складової дислокаційного потоку у швидкість повзучості. Зіставлення результатів експерименту та теорії дозволило одержати емпіричні оцінки для значень деяких феноменологічних параметрів дислокаційної моделі повзучості.

Low-temperature creep has been studied on high-purity β-Sn single crystals orinted for (100)<010> plastic slip. The experiments were conducted at tempetatures 0.5 < T < Tc where Tc ≈ 3,7 К is the critical temperature of the supercondacting transition. The samples were loaded to above the yield point and there occurred a transient creep initiated by the normal (N) — superconducting (S) state transition. It is found that the time dependence of deformation increase after the NS-transition consists of three stages: trasient, exponential and logarithmied. To make a physical interpretation of these stages, a creep theory has been developed (see saplement) which is based on the concepts of thermally activated, quantum (tunnel) and dynamical motions of dislocations in the potential Peierls relief with due account of there electron and radiation retardation. The specific features of individual creep stages associated with the dynamical properties of the dislocation strings are analysed in detail. The superconducting tansition of the samples results in a sharp decrease of the contribution of the dislocation flow dynamical component to creep rate. Comparison between the experimental and theoretical data permits the empirical values of aome phenomenological parameters of the dislocation model to be obtained.