Скачкообразная деформация металлов и сплавов при низких температурах (Обзор)
Пластическая деформация с постоянной скоростью при низких температурах, начиная с 20–30 К, как правило, протекает в форме осцилляций деформирующего напряжения (скачкообразная деформация). Возникновение низкотемпературной скачкообразной деформации (НTСД) обусловлено особыми условиями протекания де...
Saved in:
| Published in: | Физика низких температур |
|---|---|
| Date: | 2008 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2008
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117479 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Скачкообразная деформация металлов и сплавов при низких температурах (Обзор) / В.В. Пустовалов // Физика низких температур. — 2008. — Т. 34, № 9. — С. 871–913. — Бібліогр.: 169 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-117479 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Пустовалов, В.В. 2017-05-23T17:08:52Z 2017-05-23T17:08:52Z 2008 Скачкообразная деформация металлов и сплавов при низких температурах (Обзор) / В.В. Пустовалов // Физика низких температур. — 2008. — Т. 34, № 9. — С. 871–913. — Бібліогр.: 169 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 61.20.F-;81.40.Lm https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117479 Пластическая деформация с постоянной скоростью при низких температурах, начиная с 20–30 К, как правило, протекает в форме осцилляций деформирующего напряжения (скачкообразная деформация). Возникновение низкотемпературной скачкообразной деформации (НTСД) обусловлено особыми условиями протекания деформации за счет специфических условий динамики дислокаций и, возможно, за счет особых физических условий деформирования (низкая теплопроводность и теплоемкость образца, теплообмен с охлаждающей средой). За время, прошедшее со времени обнаружения НТСД в 50-х годах прошлого века, выполнено большое количество экспериментальных и теоретических работ, но до сих пор нет ни одного обзора. Дальнейший прогресс в понимании механизма НТСД и создании теории этого явления требует систематизации экспериментальных данных. Как правило, при сравнении теорий НТСД с экспериментом использовали отдельные экспериментальные факты. В настоящем обзоре сделана попытка собрать максимально доступное количество экспериментальных данных, систематизировать их, определить основные закономерности НТСД, рассмотреть теоретические гипотезы, сравнить теории с экспериментом и высказать предположения относительно механизмов низкотемпературной скачкообразной деформации. Пластична деформація з постійною швидкістю при низьких температурах, починаючи з 20–30 К, як правило, протікає у формі осциляцій деформуючої напруги (стрибкоподібна деформація). Виникнення низькотемпературної стрибкоподібної деформації (НTСД) обумовлено особливими умовами протікання деформації за рахунок специфічної динаміки дислокацій і, можливо, за рахунок особливих фізичних умов деформування (низька теплопровідність і теплоємність зразка, теплообмін з охолоджуючим середовищем). За період, що пройшов із часу виявлення НТСД в 50-х роках минулого століття, виконано велику кількість експериментальних і теоретичних робіт, але дотепер немає жодного огляду. Подальший прогрес у розумінні механізму НТСД і створенні теорії цього явища вимагає систематизації експериментальних даних. Як правило, при порівнянні теорій НТСД із експериментом використовувались окремі експериментальні факти. У теперішньому огляді зроблено спробу зібрати максимально доступну кількість експериментальних даних, систематизувати їх, визначити основні закономірності НТСД, розглянути теоретичні гіпотези, порівняти теорії з експериментом і висловити припущення щодо механізмів низькотемпературної стрибкоподібної деформації. At low temperatures below 20–30 K plastic deformation usually proceeds as oscillations of the flow stress (jump-like deformation). The low-temperature jump-like deformation (LTJD) develops under special conditions of deformation due to the specific dynamics of dislocations and possibly specific physical conditions of deformation (low thermal conductivity and heat capacity of samples, heat exchange with the environment). Since the detection of LTJD in the 1950ies a great number of experimental and theoretical studies have been carried out, but no review has been presented. Further progress toward an understanding of the LTJD mechanism and development of a theory for this phenomenon is hardly possible without systematization of experimental data. The LTJD theories and experiments are, generally compared on the basis of discrete experimental facts. The review proposed is an attempt to collect as much available experimental information, as possible, to classify it, to find out the basic mechanisms of LTJD, to analyze theoretical hypotheses, to compare theory and experiment and to put forward some proposals concerning the mechanisms of low-temperature jump-like deformation. Автор признателен В.Д. Нацику и К.А.Чишко за полезные замечания по содержанию и тексту обзора. Особая благодарность В.С. Фоменко за большую помощь при подготовке рукописи. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур Обзоp Скачкообразная деформация металлов и сплавов при низких температурах (Обзор) Jump-like deformation of metals and alloys at low temperatures (Review Article) Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Скачкообразная деформация металлов и сплавов при низких температурах (Обзор) |
| spellingShingle |
Скачкообразная деформация металлов и сплавов при низких температурах (Обзор) Пустовалов, В.В. Обзоp |
| title_short |
Скачкообразная деформация металлов и сплавов при низких температурах (Обзор) |
| title_full |
Скачкообразная деформация металлов и сплавов при низких температурах (Обзор) |
| title_fullStr |
Скачкообразная деформация металлов и сплавов при низких температурах (Обзор) |
| title_full_unstemmed |
Скачкообразная деформация металлов и сплавов при низких температурах (Обзор) |
| title_sort |
скачкообразная деформация металлов и сплавов при низких температурах (обзор) |
| author |
Пустовалов, В.В. |
| author_facet |
Пустовалов, В.В. |
| topic |
Обзоp |
| topic_facet |
Обзоp |
| publishDate |
2008 |
| language |
Russian |
| container_title |
Физика низких температур |
| publisher |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Jump-like deformation of metals and alloys at low temperatures (Review Article) |
| description |
Пластическая деформация с постоянной скоростью при низких температурах, начиная с 20–30 К,
как правило, протекает в форме осцилляций деформирующего напряжения (скачкообразная деформация).
Возникновение низкотемпературной скачкообразной деформации (НTСД) обусловлено особыми
условиями протекания деформации за счет специфических условий динамики дислокаций и,
возможно, за счет особых физических условий деформирования (низкая теплопроводность и теплоемкость
образца, теплообмен с охлаждающей средой). За время, прошедшее со времени обнаружения
НТСД в 50-х годах прошлого века, выполнено большое количество экспериментальных и теоретических
работ, но до сих пор нет ни одного обзора. Дальнейший прогресс в понимании механизма НТСД и
создании теории этого явления требует систематизации экспериментальных данных. Как правило,
при сравнении теорий НТСД с экспериментом использовали отдельные экспериментальные факты. В
настоящем обзоре сделана попытка собрать максимально доступное количество экспериментальных
данных, систематизировать их, определить основные закономерности НТСД, рассмотреть теоретические
гипотезы, сравнить теории с экспериментом и высказать предположения относительно механизмов
низкотемпературной скачкообразной деформации.
Пластична деформація з постійною швидкістю при низьких температурах, починаючи з 20–30 К,
як правило, протікає у формі осциляцій деформуючої напруги (стрибкоподібна деформація). Виникнення
низькотемпературної стрибкоподібної деформації (НTСД) обумовлено особливими умовами
протікання деформації за рахунок специфічної динаміки дислокацій і, можливо, за рахунок особливих
фізичних умов деформування (низька теплопровідність і теплоємність зразка, теплообмін з охолоджуючим
середовищем). За період, що пройшов із часу виявлення НТСД в 50-х роках минулого
століття, виконано велику кількість експериментальних і теоретичних робіт, але дотепер немає жодного
огляду. Подальший прогрес у розумінні механізму НТСД і створенні теорії цього явища вимагає
систематизації експериментальних даних. Як правило, при порівнянні теорій НТСД із експериментом
використовувались окремі експериментальні факти. У теперішньому огляді зроблено спробу
зібрати максимально доступну кількість експериментальних даних, систематизувати їх, визначити
основні закономірності НТСД, розглянути теоретичні гіпотези, порівняти теорії з експериментом і
висловити припущення щодо механізмів низькотемпературної стрибкоподібної деформації.
At low temperatures below 20–30 K plastic deformation
usually proceeds as oscillations of the
flow stress (jump-like deformation). The low-temperature
jump-like deformation (LTJD) develops
under special conditions of deformation due to the
specific dynamics of dislocations and possibly specific
physical conditions of deformation (low thermal
conductivity and heat capacity of samples, heat
exchange with the environment). Since the detection
of LTJD in the 1950ies a great number of experimental
and theoretical studies have been carried
out, but no review has been presented. Further
progress toward an understanding of the LTJD
mechanism and development of a theory for this
phenomenon is hardly possible without systematization
of experimental data. The LTJD theories and
experiments are, generally compared on the basis
of discrete experimental facts. The review proposed
is an attempt to collect as much available experimental
information, as possible, to classify it,
to find out the basic mechanisms of LTJD, to analyze
theoretical hypotheses, to compare theory and
experiment and to put forward some proposals
concerning the mechanisms of low-temperature
jump-like deformation.
|
| issn |
0132-6414 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117479 |
| citation_txt |
Скачкообразная деформация металлов и сплавов при низких температурах (Обзор) / В.В. Пустовалов // Физика низких температур. — 2008. — Т. 34, № 9. — С. 871–913. — Бібліогр.: 169 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT pustovalovvv skačkoobraznaâdeformaciâmetallovisplavovprinizkihtemperaturahobzor AT pustovalovvv jumplikedeformationofmetalsandalloysatlowtemperaturesreviewarticle |
| first_indexed |
2025-11-27T03:08:09Z |
| last_indexed |
2025-11-27T03:08:09Z |
| _version_ |
1850796106388078592 |
| fulltext |
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9, ñ. 871–913
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ ïðè
íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ
(Îáçîð)
Â.Â. Ïóñòîâàëîâ
Ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò íèçêèõ òåìïåðàòóð èì. Á.È. Âåðêèíà ÍÀÍ Óêðàèíû
ïð. Ëåíèíà, 47, ã. Õàðüêîâ, 61103, Óêðàèíà
E-mail: pustovalov@ilt.kharkov.ua
Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 31ìàðòà 2008 ã., ïîñëå ïåðåðàáîòêè 21 àïðåëÿ 2008 ã.
Ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ ñ ïîñòîÿííîé ñêîðîñòüþ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ, íà÷èíàÿ ñ 20–30 Ê,
êàê ïðàâèëî, ïðîòåêàåò â ôîðìå îñöèëëÿöèé äåôîðìèðóþùåãî íàïðÿæåíèÿ (ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìà-
öèÿ). Âîçíèêíîâåíèå íèçêîòåìïåðàòóðíîé ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè (ÍTÑÄ) îáóñëîâëåíî îñî-
áûìè óñëîâèÿìè ïðîòåêàíèÿ äåôîðìàöèè çà ñ÷åò ñïåöèôè÷åñêèõ óñëîâèé äèíàìèêè äèñëîêàöèé è,
âîçìîæíî, çà ñ÷åò îñîáûõ ôèçè÷åñêèõ óñëîâèé äåôîðìèðîâàíèÿ (íèçêàÿ òåïëîïðîâîäíîñòü è òåïëî-
åìêîñòü îáðàçöà, òåïëîîáìåí ñ îõëàæäàþùåé ñðåäîé). Çà âðåìÿ, ïðîøåäøåå ñî âðåìåíè îáíàðóæåíèÿ
ÍÒÑÄ â 50-õ ãîäàõ ïðîøëîãî âåêà, âûïîëíåíî áîëüøîå êîëè÷åñòâî ýêñïåðèìåíòàëüíûõ è òåîðåòè÷åñ-
êèõ ðàáîò, íî äî ñèõ ïîð íåò íè îäíîãî îáçîðà. Äàëüíåéøèé ïðîãðåññ â ïîíèìàíèè ìåõàíèçìà ÍÒÑÄ è
ñîçäàíèè òåîðèè ýòîãî ÿâëåíèÿ òðåáóåò ñèñòåìàòèçàöèè ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ. Êàê ïðàâèëî,
ïðè ñðàâíåíèè òåîðèé ÍÒÑÄ ñ ýêñïåðèìåíòîì èñïîëüçîâàëè îòäåëüíûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå ôàêòû. Â
íàñòîÿùåì îáçîðå ñäåëàíà ïîïûòêà ñîáðàòü ìàêñèìàëüíî äîñòóïíîå êîëè÷åñòâî ýêñïåðèìåíòàëüíûõ
äàííûõ, ñèñòåìàòèçèðîâàòü èõ, îïðåäåëèòü îñíîâíûå çàêîíîìåðíîñòè ÍÒÑÄ, ðàññìîòðåòü òåîðåòè-
÷åñêèå ãèïîòåçû, ñðàâíèòü òåîðèè ñ ýêñïåðèìåíòîì è âûñêàçàòü ïðåäïîëîæåíèÿ îòíîñèòåëüíî ìåõà-
íèçìîâ íèçêîòåìïåðàòóðíîé ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè.
Ïëàñòè÷íà äåôîðìàö³ÿ ç ïîñò³éíîþ øâèäê³ñòþ ïðè íèçüêèõ òåìïåðàòóðàõ, ïî÷èíàþ÷è ç 20–30 Ê,
ÿê ïðàâèëî, ïðîò³êຠó ôîðì³ îñöèëÿö³é äåôîðìóþ÷î¿ íàïðóãè (ñòðèáêîïîä³áíà äåôîðìàö³ÿ). Âèíèê-
íåííÿ íèçüêîòåìïåðàòóðíî¿ ñòðèáêîïîä³áíî¿ äåôîðìàö³¿ (ÍTÑÄ) îáóìîâëåíî îñîáëèâèìè óìîâàìè
ïðîò³êàííÿ äåôîðìàö³¿ çà ðàõóíîê ñïåöèô³÷íî¿ äèíàì³êè äèñëîêàö³é ³, ìîæëèâî, çà ðàõóíîê îñîáëè-
âèõ ô³çè÷íèõ óìîâ äåôîðìóâàííÿ (íèçüêà òåïëîïðîâ³äí³ñòü ³ òåïëîºìí³ñòü çðàçêà, òåïëîîáì³í ç îõî-
ëîäæóþ÷èì ñåðåäîâèùåì). Çà ïåð³îä, ùî ïðîéøîâ ³ç ÷àñó âèÿâëåííÿ ÍÒÑÄ â 50-õ ðîêàõ ìèíóëîãî
ñòîë³òòÿ, âèêîíàíî âåëèêó ê³ëüê³ñòü åêñïåðèìåíòàëüíèõ ³ òåîðåòè÷íèõ ðîá³ò, àëå äîòåïåð íåìຠæîä-
íîãî îãëÿäó. Ïîäàëüøèé ïðîãðåñ ó ðîçóì³íí³ ìåõàí³çìó ÍÒÑÄ ³ ñòâîðåíí³ òåî𳿠öüîãî ÿâèùà âèìàãàº
ñèñòåìàòèçàö³¿ åêñïåðèìåíòàëüíèõ äàíèõ. ßê ïðàâèëî, ïðè ïîð³âíÿíí³ òåîð³é ÍÒÑÄ ³ç åêñïåðèìåí-
òîì âèêîðèñòîâóâàëèñü îêðåì³ åêñïåðèìåíòàëüí³ ôàêòè. Ó òåïåð³øíüîìó îãëÿä³ çðîáëåíî ñïðîáó
ç³áðàòè ìàêñèìàëüíî äîñòóïíó ê³ëüê³ñòü åêñïåðèìåíòàëüíèõ äàíèõ, ñèñòåìàòèçóâàòè ¿õ, âèçíà÷èòè
îñíîâí³ çàêîíîì³ðíîñò³ ÍÒÑÄ, ðîçãëÿíóòè òåîðåòè÷í³ ã³ïîòåçè, ïîð³âíÿòè òåî𳿠ç åêñïåðèìåíòîì ³
âèñëîâèòè ïðèïóùåííÿ ùîäî ìåõàí³çì³â íèçüêîòåìïåðàòóðíî¿ ñòðèáêîïîä³áíî¿ äåôîðìàö³¿.
PACS: 61.20.F- Äåôîðìàöèÿ è ïëàñòè÷íîñòü;
81.40.Lm Äåôîðìàöèÿ, ïëàñòè÷íîñòü è ïîëçó÷åñòü.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: íèçêîòåìïåðàòóðíàÿ ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ, ìåòàëëû, ñïëàâû.
© Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, 2008
Ñîäåðæàíèå
1. Ââåäåíèå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 872
2. Èñòîðèÿ âîïðîñà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 873
3. Ïðîÿâëåíèÿ ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ â
ðàçëè÷íûõ ìåòàëëàõ è ñïëàâàõ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 875
4. Âëèÿíèå ïàðàìåòðîâ íàãðóæàþùåãî óñòðîéñòâà íà õàðàêòåðèñòèêè íèç-
êîòåìïåðàòóðíîé ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè . . . . . . . . . . . . . . 882
5. Ýôôåêòû ðàçîãðåâà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 883
6. Îñíîâíûå çàêîíîìåðíîñòè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 889
6.1. Âëèÿíèå òåìïåðàòóðû è ñêîðîñòè äåôîðìèðîâàíèÿ. Îáëàñòü ñó-
ùåñòâîâàíèÿ ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè . . . . . . . . . . . . . 889
6.2. Âëèÿíèå äåôîðìàöèè (íàïðÿæåíèÿ) . . . . . . . . . . . . . . . . . 891
6.3. Âëèÿíèå îðèåíòàöèè ïðè äåôîðìèðîâàíèè ìîíîêðèñòàëëîâ. . . . 892
6.4. Âëèÿíèå ãðàíèö çåðåí ïðè äåôîðìèðîâàíèè ïîëèêðèñòàëëîâ . . . 893
6.5. Âëèÿíèå ÷èñòîòû è ëåãèðîâàíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 895
6.6. Âëèÿíèå ðàäèàöèîííîãî îáëó÷åíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . 897
6.7. Âëèÿíèå ñîñòîÿíèÿ ïîâåðõíîñòè îáðàçöà . . . . . . . . . . . . . . 897
6.8. Âëèÿíèå îõëàæäàþùåé ñðåäû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 898
6.9. Âëèÿíèå ìàñøòàáíîãî ôàêòîðà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 898
6.10. Àêóñòè÷åñêàÿ ýìèññèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 899
7. Èçó÷åíèå îäèíî÷íîãî ñêà÷êà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 900
8. Ìåòàëëîãðàôè÷åñêîå èçó÷åíèå ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè . . . . . . 902
9. Ñïåöèàëüíûå èññëåäîâàíèÿ ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè . . . . . . . . 903
9.1. Èçó÷åíèå ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè ìåòîäîì èçìåðåíèÿ ýëåêò-
ðîñîïðîòèâëåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 903
9.2. Âëèÿíèå ñâåðõïðîâîäÿùåãî ïåðåõîäà. . . . . . . . . . . . . . . . . 904
10. Ñòàòèñòè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ íèçêîòåìïåðàòóðíîé ñêà÷êîîáðàçíîé äå-
ôîðìàöèè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 904
11. Îñíîâíûå ãèïîòåçû è ïðåäñòàâëåíèÿ î ïðèðîäå è ìåõàíèçìàõ íèçêîòåì-
ïåðàòóðíîé ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè. . . . . . . . . . . . . . . . . . 906
11.1. Òåðìîìåõàíè÷åñêàÿ íåñòàáèëüíîñòü . . . . . . . . . . . . . . . . . 906
11.2. Äèíàìèêà äèñëîêàöèîííûõ ñêîïëåíèé . . . . . . . . . . . . . . . . 906
11.3. Ãåîìåòðè÷åñêàÿ íåñòàáèëüíîñòü . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 908
11.4. Ôåíîìåíîëîãè÷åñêîå îïèñàíèå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 908
11.5. Íîâûå èäåè (ñàìîîðãàíèçóþùàÿñÿ êðèòè÷íîñòü) . . . . . . . . . . 909
12. Îáùèå ñîîáðàæåíèÿ î êðèòåðèÿõ íåñòàáèëüíîñòè è ñòàäèéíîñòè îò-
äåëüíîãî ñêà÷êà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 909
13. Ïðèêëàäíûå àñïåêòû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 910
14. Çàêëþ÷åíèå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 911
Ëèòåðàòóðà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 911
1. Ââåäåíèå
 ïðîöåññå äåôîðìèðîâàíèÿ êðèñòàëëà ñ ïîñòîÿí-
íîé ñêîðîñòüþ íà êðèâîé óïðî÷íåíèÿ ÷àñòî íàáëþäà-
þòñÿ ñêà÷êè äåôîðìèðóþùåãî íàïðÿæåíèÿ (îäèíî÷-
íûå èëè ìíîãîêðàòíî ïîâòîðÿþùèåñÿ). Ýòî ÿâëåíèå
ïîëó÷èëî íàçâàíèå «ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ»
(ÑÄ). Èíîãäà èñïîëüçóåòñÿ òàêæå òåðìèí «ïðåðûâèñ-
òîå èëè íåñòàáèëüíîå ïëàñòè÷åñêîå òå÷åíèå». Âïåðâûå
ÑÄ çàðåãèñòðèðîâàëè ïðè èçó÷åíèè ñïëàâîâ â óñëîâèÿõ
êîìíàòíûõ è ïîâûøåííûõ òåìïåðàòóð (ýôôåêò Ïîðòå-
âåíà–Ëå Øàòåëüå, 1923 ã.) è îáúÿñíÿëè ñïåöèôè÷åñ-
êèìè äèñëîêàöèîííî-äèôôóçèîííûìè ïðîöåññàìè â
äåôîðìèðóåìûõ ñïëàâàõ. Â øèðîêîì èíòåðâàëå òåìïå-
ðàòóð íàáëþäàåòñÿ ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ, îáóñ-
ëîâëåííàÿ äåôîðìàöèîííûì äâîéíèêîâàíèåì, ïîëè-
ìîðôíûì ïðåâðàùåíèåì è òðåùèíîîáðàçîâàíèåì.
 ïðîöåññå ìíîãîëåòíèõ ìíîãî÷èñëåííûõ íèçêî-
òåìïåðàòóðíûõ èññëåäîâàíèé ïëàñòè÷íîñòè è ïðî÷-
íîñòè òâåðäûõ òåë áûë îáíàðóæåí åùå îäèí âèä ÑÄ
÷èñòûõ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ êàê ìîíîêðèñòàëëîâ, òàê è
ïîëèêðèñòàëëîâ, êîòîðûé ïðèñóù òîëüêî íèçêîòåìïå-
ðàòóðíîìó ðåæèìó äåôîðìèðîâàíèÿ (ðèñ. 1). Îêàçà-
ëîñü, ÷òî ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ ïðè íèçêèõ òåìïå-
ðàòóðàõ âåñüìà ÷àñòî èìååò ïðåðûâèñòûé õàðàêòåð,
ïîýòîìó íèçêîòåìïåðàòóðíàÿ ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîð-
ìàöèÿ (ÍÒÑÄ) â íàñòîÿùåå âðåìÿ ñ÷èòàåòñÿ îäíîé èç
íàèáîëåå ñóùåñòâåííûõ îñîáåííîñòåé íèçêîòåìïåðà-
òóðíîé ïëàñòè÷íîñòè.  ñàìûõ îáùèõ ÷åðòàõ ìîæíî
çàêëþ÷èòü, ÷òî ÍÒÑÄ îáóñëîâëåíà îñîáûìè óñëîâèÿ-
ìè ïðîòåêàíèÿ äåôîðìàöèè òî ëè çà ñ÷åò ñïåöèôè÷åñ-
êèõ îñîáåííîñòåé äèíàìèêè äèñëîêàöèé (äâèæåíèå,
ðàçìíîæåíèå, âçàèìîäåéñòâèå äèñëîêàöèé ìåæäó ñî-
áîé èëè ñ ïðèìåñÿìè), òî ëè çà ñ÷åò îñîáûõ ôèçè÷åñêèõ
óñëîâèé äåôîðìèðîâàíèÿ (íèçêèå òåïëîïðîâîäíîñòü è
òåïëîåìêîñòü îáðàçöà, îñîáûå óñëîâèÿ òåïëîîáìåíà ñ
îõëàæäàþùèìè êðèîãåííûìè æèäêîñòÿìè).
 çàâèñèìîñòè îò òîãî, ÷òî ñ÷èòàåòñÿ áîëåå ñóùåñò-
âåííûì, äèñëîêàöèîííàÿ äèíàìèêà èëè òåïëîâûå ýô-
872 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9
Â.Â. Ïóñòîâàëîâ
ôåêòû, èìåþòñÿ äâå îñíîâíûå ãèïîòåçû îòíîñèòåëüíî
ìåõàíèçìà âîçíèêíîâåíèÿ ÍÒÑÄ. Èñòîðè÷åñêè ïåð-
âûì áûëî âûñêàçàíî ïðåäïîëîæåíèå, ÷òî ïðèðîäà
íèçêîòåìïåðàòóðíûõ ñêà÷êîâ ñâÿçàíà ñ íèçêîòåìïåðà-
òóðíûìè îñîáåííîñòÿìè äèíàìèêè äèñëîêàöèîííûõ
ñêîïëåíèé. Â îñíîâå äðóãîé ãèïîòåçû ëåæèò ïðåä-
ñòàâëåíèå î ÍÒÑÄ êàê î ïðîÿâëåíèè òåðìîìåõàíè÷åñ-
êîé íåñòàáèëüíîñòè: â óñëîâèÿõ, êîãäà òåïëîåìêîñòü
è òåïëîïðîâîäíîñòü äåôîðìèðóåìîãî îáðàçöà âåñüìà
ìàëû, âûäåëÿåìîå òåïëî (ëîêàëüíîå èëè ãëîáàëüíîå)
ïðèâîäèò ê ðàçîãðåâó ïîëîñ ñêîëüæåíèÿ èëè îáðàçöà â
öåëîì, â ðåçóëüòàòå ÷åãî âîçíèêàåò ëàâèíîîáðàçíûé
ñäâèã. Ñðåäè áîëüøîãî ÷èñëà ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ðà-
áîò èìåþòñÿ íàáëþäåíèÿ, ñâèäåòåëüñòâóþùèå â ïî-
ëüçó êàê îäíîé, òàê è äðóãîé ãèïîòåçû, ïîýòîìó âî-
ïðîñ î ñïðàâåäëèâîñòè òîé èëè èíîé ãèïîòåçû, à
ñëåäîâàòåëüíî, î ìåõàíèçìå ÍÒÑÄ, îñòàåòñÿ îòêðû-
òûì. Çàêîíîìåðíîñòè âëèÿíèÿ ñâåðõïðîâîäÿùåãî ïå-
ðåõîäà íà ìàêðîñêîïè÷åñêóþ ñêà÷êîîáðàçíóþ äå-
ôîðìàöèþ, ïðèâåäåííûå â îáçîðå [1], îêàçàëèñü â íàè-
áîëüøåì ïðîòèâîðå÷èè ñ ãèïîòåçîé òåðìîìåõàíè÷åñ-
êîé íåñòàáèëüíîñòè. Âîçìîæíî, ÷òî ïðîöåññ ÑÄ âêëþ-
÷àåò îáà ìåõàíèçìà, â ïîëüçó ÷åãî ñâèäåòåëüñòâóþò
íåêîòîðûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå ôàêòû. Äàëüíåéøèé
ïðîãðåññ â ïîíèìàíèè ìåõàíèçìà ÍÒÑÄ è ñîçäàíèè òå-
îðèè ýòîãî ÿâëåíèÿ òðåáóåò ñèñòåìàòèçàöèè ìàêñè-
ìàëüíîãî êîëè÷åñòâà èçâåñòíûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ
äàííûõ. Êàê ïðàâèëî, ïðè ñðàâíåíèè òåîðèé ñ ýêñïåðè-
ìåíòîì ðàíåå èñïîëüçîâàëè îòäåëüíûå ýêñïåðèìåí-
òàëüíûå ôàêòû, ýòî íå ïîçâîëÿåò óòâåðæäàòü, ÷òî ñó-
ùåñòâóþùèå òåîðèè îáúÿñíÿþò íèçêîòåìïåðàòóðíóþ
ñêà÷êîîáðàçíóþ äåôîðìàöèþ âî âñåõ åå ïðîÿâëåíèÿõ.
 íàñòîÿùåì îáçîðå ñäåëàíà ïîïûòêà ñîáðàòü ìàê-
ñèìàëüíîå êîëè÷åñòâî ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ,
ñèñòåìàòèçèðîâàòü èõ, îïðåäåëèòü îñíîâíûå çàêîíî-
ìåðíîñòè íèçêîòåìïåðàòóðíîé ñêà÷êîîáðàçíîé äå-
ôîðìàöèè, ðàññìîòðåòü òåîðåòè÷åñêèå ãèïîòåçû è
ñðàâíèòü èõ ñëåäñòâèÿ ñ ýêñïåðèìåíòîì.
2. Èñòîðèÿ âîïðîñà
Ïåðâûå íàáëþäåíèÿ ÍÒÑÄ îòíîñÿòñÿ ê 50-ì ãîäàì
ÕÕ âåêà.  1957 ãîäó ïðàêòè÷åñêè îäíîâðåìåííî
îïóáëèêîâàíî íåñêîëüêî ðàáîò, â êîòîðûõ áûëè ïðî-
âåäåíû èññëåäîâàíèÿ ïëàñòè÷íîñòè è ïðî÷íîñòè òâåð-
äûõ òåë ïðè òåìïåðàòóðàõ æèäêîãî ãåëèÿ ìåòîäîì
ñíÿòèÿ êðèâûõ íàïðÿæåíèå–äåôîðìàöèÿ ïðè ïîñòîÿí-
íîé ñêîðîñòè äåôîðìèðîâàíèÿ. Ïðè ýòîì áûëî îáíà-
ðóæåíî, ÷òî ìàêðîñêîïè÷åñêè ïëàâíàÿ ïðè áîëåå
âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ êðèâàÿ äåôîðìàöèîííîãî
óïðî÷íåíèÿ ñòàíîâèòñÿ ïðåðûâèñòîé. Ïî-âèäèìîìó,
ïåðâîå ñîîáùåíèå î íàáëþäåíèè ïðåðûâèñòîãî ñêîëü-
æåíèÿ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ íà ìîíîêðèñòàëëàõ
÷èñòîé ìåäè ñîäåðæèòñÿ â ðàáîòàõ [2,3]. Ýòè íàáëþäå-
íèÿ âïåðâûå äîëîæåíû íà êîíôåðåíöèè «Äèñëîêàöèè
è ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà êðèñòàëëîâ» â 1956 ãîäó â
Ëåéê-Ïëýñèäå (ÑØÀ).
Ê ïåðâûì ðàáîòàì, â êîòîðûõ íàáëþäàëàñü ÑÄ, ìîæ-
íî îòíåñòè òàêæå èññëåäîâàíèå 1955 ã. [4], ãäå íàáëþäà-
åìûé ïðè èçó÷åíèè ìåäè ýôôåêò èíòåðïðåòèðîâàëñÿ
èñêëþ÷èòåëüíî êàê ñëåäñòâèå äåôîðìàöèîííîãî äâîé-
íèêîâàíèÿ. Òîëüêî â ðàáîòàõ [2,3] áûëî ÿñíî ïîêàçàíî,
÷òî â ìîíîêðèñòàëëàõ ìåäè èìåþòñÿ îðèåíòàöèè îñè
ðàñòÿæåíèÿ, ãäå íàáëþäàåòñÿ êàê ÑÄ, îáóñëîâëåííàÿ
äåôîðìàöèîííûì äâîéíèêîâàíèåì, òàê è ñêà÷êè, îá-
óñëîâëåííûå ñêîëüæåíèåì äèñëîêàöèé. Ïîêàçàíî, ÷òî
ðåàêòîðíîå îáëó÷åíèå íå âëèÿåò íà äâîéíèêîâàíèå, íî
ñóùåñòâåííî âëèÿåò íà ïðåðûâèñòîå ñêîëüæåíèå. Â
ïðîöåññå îáñóæäåíèÿ ðàáîòû [2] À. Çåãåð âûñêàçàë
âïåðâûå ãèïîòåçó î ìåõàíèçìå ÑÄ êàê î äèñëîêàöèîí-
íîì ïðîöåññå ëàâèíîîáðàçíîãî ïðîðûâà ïðåïÿòñòâèé.
 ðàáîòå [5] ïðè 4,2 Ê èññëåäîâàíà äåôîðìàöèÿ ïðè
ðàñòÿæåíèè ðÿäà ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ ìåòàëëîâ è
ñòàëåé ñ ðàçëè÷íûì òèïîì ðåøåòêè: çàêàëåííàÿ è îò-
ïóùåííàÿ ñòàëü, �-ëàòóíü , íèêåëü è öèðêîíèé. Â ýòèõ
ýêñïåðèìåíòàõ â îñíîâíîì ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ
ïðîòåêàëà ñêà÷êîîáðàçíî. Ïðè 4,2 Ê ñêà÷êîîáðàçíàÿ
äåôîðìàöèÿ òàêæå íàáëþäàëàñü íà ÷èñòîì æåëåçå [6].
 1957 ã. ïðîâåäåíî ïåðâîå äåòàëüíîå èññëåäîâà-
íèå çàêîíîìåðíîñòåé ÍÒÑÄ [7]. Äëÿ èçó÷åíèÿ ÑÄ
èñïîëüçîâàëè ìîíîêðèñòàëëû ñïëàâà Al–2% Mg è
êîììåð÷åñêèé àëþìèíèåâûé ñïëàâ 24S, êîòîðûé èç
àëþìèíèåâûõ ñïëàâîâ èìååò íàèìåíüøóþ òåïëîïðî-
âîäíîñòü ïðè òåìïåðàòóðå æèäêîãî ãåëèÿ. Â ýòîì ñëó-
÷àå ñêà÷êè ïîÿâëÿëèñü â íà÷àëå äåôîðìàöèè, à ìåæäó
ñêà÷êàìè íàáëþäàëîñü ïëàâíîå òå÷åíèå. Ïî ìåðå äå-
ôîðìàöèè ãëàäêèå ó÷àñòêè äèàãðàììû äåôîðìèðî-
âàíèÿ ñòàíîâèëèñü âñå ìåíüøå, ïîêà äàëüíåéøåå äå-
ôîðìèðîâàíèå íå ñòàëî ïðîèñõîäèòü èñêëþ÷èòåëüíî
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9 873
1,4 Ê
4,2 Ê
20 Ê
10 ÌÏà�
100 120 140
���
Ðèñ. 1. Ó÷àñòêè êðèâûõ ðàñòÿæåíèÿ ìîíîêðèñòàëëîâ àëþ-
ìèíèÿ ÷èñòîòîé 99,5% ïðè ðàçíûõ òåìïåðàòóðàõ. Îñü ðàñ-
òÿæåíèÿ âáëèçè [111] [18].
â ôîðìå ñêà÷êîâ. Àìïëèòóäà ñêà÷êîâ ðîñëà ñ ðîñòîì
äåôîðìàöèè. Ñ ïîìîùüþ ñèãíàëà îò äèíàìîìåòðà, ïî-
äàííîãî íà îñöèëëîãðàô, áûëî èçìåðåíî âðåìÿ ïàäåíèÿ
íàãðóçêè, îíî ñîñòàâëÿëî 1,5�10–4 ñ. Â ýòîé æå ðàáîòå
âïåðâûå èçìåðåíû òåìïåðàòóðíûå ýôôåêòû. Äëÿ ýòîãî
êàòóøêó èç íèîáèåâîé ïðîâîëîêè ïîìåùàëè â îòâåðñòèå
�0,3 ìì â îáðàçöå èç 24S; áûëî ïîêàçàíî, ÷òî â ïðîöåñ-
ñå ñêà÷êà ÷àñòü êàòóøêè ïåðåõîäèëà â íîðìàëüíîå ñî-
ñòîÿíèå. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî òåìïåðàòóðà îáðàçöà â ýòîì
ìåñòå ïðåâûøàëà òåìïåðàòóðó ñâåðõïðîâîäÿùåãî ïåðå-
õîäà íèîáèÿ, ðàâíóþ 9 Ê. Ñêà÷êè íàáëþäàëèñü òîëüêî
íèæå 12 Ê, à íåïðåðûâíàÿ ÑÄ íà÷èíàëàñü ìåæäó 5 è 4 Ê.
Íà îñíîâàíèè ýòèõ ýêñïåðèìåíòîâ áûëî âûñêàçàíî
ïðåäïîëîæåíèå, ÷òî íåñòàáèëüíîñòü ïëàñòè÷åñêîãî òå-
÷åíèÿ âûçûâàåòñÿ ëîêàëèçîâàííûì íàãðåâîì îáðàçöà.
Ïðîâåäåííûå îöåíêè àìïëèòóäû ñêà÷êà â óñëîâèÿõ
àäèàáàòè÷åñêîãî ðàçîãðåâà õîðîøî ñîãëàñîâûâàëèñü ñ
ýêñïåðèìåíòàëüíî èçìåðåííûìè.
Ïðè íèçêîòåìïåðàòóðíîì èññëåäîâàíèè ïëàñòè-
÷åñêîé äåôîðìàöèè ìîíîêðèñòàëëîâ íèêåëÿ òàêæå íà-
áëþäàëàñü ÍÒÑÄ [8]. Òùàòåëüíûé àíàëèç ïîçâîëèë
çàêëþ÷èòü, ÷òî ýòè ñêà÷êè íå ñâÿçàíû ñ äâîéíèêîâàíè-
åì. Ïðè èññëåäîâàíèè íèçêîòåìïåðàòóðíûõ ôèçè÷åñ-
êèõ ñâîéñòâ ùåëî÷íûõ ìåòàëëîâ äåôîðìàöèîííûå
ýêñïåðèìåíòû íà ëèòèè ïîçâîëèëè îáíàðóæèòü ÑÄ
ïðè 20,4 è 4,2 Ê [9]. Âîñïðîèçâîäèìîñòü ðåçóëüòàòîâ
(÷èñëî ñêà÷êîâ, âåëè÷èíà äåôîðìàöèè, îòâå÷àþùàÿ
ïåðâîìó ñêà÷êó) áûëà íåâûñîêîé.
 50-å ãîäû â Ëåíèíãðàäñêîì Ôèçèêî-òåõíè÷åñêîì
èíñòèòóòå áûëè íà÷àòû íèçêîòåìïåðàòóðíûå èññëåäî-
âàíèÿ ïëàñòè÷íîñòè è ïðî÷íîñòè, ðåçóëüòàòû êîòîðûõ
îïóáëèêîâàíû â ñåðèè ðàáîò [10–14]*.  ÷àñòíîñòè, â
[10] ïðè 1,6 Ê îáíàðóæåíû ñêà÷êè íà êðèâûõ ðàñòÿ-
æåíèÿ íåîòîææåííîãî ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîãî àëþìè-
íèÿ ÷èñòîòîé 99,3%.  ðàáîòå [12] ñêà÷êîîáðàçíóþ
äåôîðìàöèþ íàáëþäàëè ïðè 1,6 Ê íà îòîææåííîì êðóï-
íîçåðíèñòîì àëþìèíèè ÷èñòîòîé 99,996 % è íà àëþìè-
íèåâîì ñïëàâå Â-95 (Cu-1,7%; Mg-2,3%; Zn-6,0%).
Âý òîì ñïëàâå ÑÄ íàáëþäàëè òîëüêî â îòîææåííîì ñî-
ñòîÿíèè ïðè 1,6 è 4,2 Ê. Çàêàëåííûå îáðàçöû Â-95
ñèëüíî îõðóï÷èâàëèñü ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû,
ïîýòîìó ïðè 4,2 Ê è îñîáåííî ïðè 1,6 Ê ìàêñèìàëüíàÿ
äåôîðìàöèÿ ñîñòàâëÿëà íå áîëåå 1–2%, âèäèìî, ïîý-
òîìó ÑÄ íå íàáëþäàëè. Â [14] ïîêàçàíî, ÷òî ïîíèæå-
íèå òåìïåðàòóðû äî 1,3 Ê ïðèâåëî ê ñóùåñòâåííîìó
óâåëè÷åíèþ ÷èñëà ñêà÷êîâ â ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîì
àëþìèíèè ÷èñòîòîé 99,3%, â ðàáîòå [13] ðàñøèðåí
êðóã èññëåäîâàííûõ ìåòàëëîâ è ñòàëåé.
 1959 ã. îïóáëèêîâàíî èññëåäîâàíèå íèçêîòåìïå-
ðàòóðíûõ ïëàñòè÷åñêèõ ñâîéñòâ àëþìèíèÿ, âûïîë-
íåííîå â Õàðüêîâñêîì Ôèçèêî-òåõíè÷åñêîì èíñòèòó-
òå [15]. Ýêñïåðèìåíòû ïðîâåäåíû íà àëþìèíèåâûõ ïî-
ëèêðèñòàëëàõ ÷èñòîòîé 99,994 è 99,9%. Äåôîðìàöèÿ
ïðè 4,2 Ê è íèæå ñîïðîâîæäàëàñü ïîòðåñêèâàíèåì,
÷åìó ñîîòâåòñòâóåò ïðåðûâèñòîñòü êðèâîé äåôîðìà-
öèè. Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ òåõíè÷åñêîãî àëþ-
ìèíèÿ íà÷èíàëàñü ïðè äåôîðìàöèè 8–9%, à âûñî-
êî÷èñòîãî — ïðè 40–45%. Óìåíüøåíèå ñêîðîñòè
äåôîðìèðîâàíèÿ â 75 ðàç (îò 4�10–4 ñ –1 äî 5�10–6 ñ –1)
íå ìåíÿëî õàðàêòåðà äåôîðìèðîâàíèÿ. Àâòîðû ñ÷èòà-
ëè, ÷òî, âîçìîæíî, íåóñòîé÷èâîñòü ïëàñòè÷åñêîãî òå-
÷åíèÿ ñâÿçàíà ñ ìåõàíè÷åñêèì äâîéíèêîâàíèåì, íî
ýòî ïðåäïîëîæåíèå â äàëüíåéøåì íå áûëî ïîäòâåðæ-
äåíî.
 [16] áûëà ïðîäîëæåíà ðàáîòà ïî èçó÷åíèþ òåïëî-
âûõ ýôôåêòîâ.  àäèàáàòè÷åñêîé ìîäåëè ðàçîãðåâ îá-
ðàçöà â ïðîöåññå íèçêîòåìïåðàòóðíîé äåôîðìàöèè
äîëæåí áûë äîñòèãàòü 50–80 Ê, à ýêñïåðèìåíòàëüíî
íàáëþäàëîñü îêîëî 5 Ê. Ðåàëüíîñòü ýòîé ìîäåëè â
óñëîâèÿõ ïîãðóæåíèÿ îáðàçöà â æèäêèé ãåëèé òðåáî-
âàëà ýêñïåðèìåíòàëüíîé ïðîâåðêè. Îáúåêòîì èññëå-
äîâàíèÿ áûë àëþìèíèåâûé ñïëàâ 65S â çàêàëåííîì
ñîñòîÿíèè. Ñèíõðîííàÿ çàïèñü íàãðóçêè è òåìïåðàòó-
ðû ïîçâîëèëà ïðîäèôôåðåíöèðîâàòü âñïëåñêè òåìïå-
ðàòóðû è ñâÿçàòü èõ ñ ìåñòîïîëîæåíèåì òåðìîïàðû
(ïîäðîáíåå ñì. ðàçä. 5). Â ðàáîòå òàêæå áûëè ñäåëàíû
îöåíêè ïîâûøåíèÿ òåìïåðàòóðû â óñëîâèÿõ àäèàáàòè-
÷åñêîãî ðàçîãðåâà è ñ ó÷åòîì ëîêàëèçàöèè äåôîðìà-
öèè â îáúåìå ïîðÿäêà 4�10–3 ñì 3. Ïî îöåíêå ðîñò òåì-
ïåðàòóðû ñîñòàâëÿë 61 Ê, â òî âðåìÿ êàê ýêñïåðèìåíò
äàâàë 55 Ê. Íà îñíîâàíèè òàêîãî õîðîøåãî ñîãëàñèÿ
ñäåëàí âûâîä î ñïðàâåäëèâîñòè ïðåäïîëîæåíèÿ îá
àäèàáàòè÷íîñòè ïðîöåññà.  ïîëüçó ýòîãî ñâèäåòåëüñò-
âîâàëà âûñîêàÿ ñêîðîñòü íàãðåâà ( 2,5�105 ãðàä/ñ).
Ê íà÷àëüíîìó ýòàïó èññëåäîâàíèé ÍÒÑÄ îòíåñåì è
ðàáîòó [17], ãäå ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ ïðîäåôîð-
ìèðîâàíà áîëüøàÿ ãðóïïà òåõíè÷åñêè ÷èñòûõ ìåòàë-
ëîâ: àëþìèíèé, áåðèëëèé, âèñìóò, âîëüôðàì, æåëåçî,
êàäìèé, êàëèé, ëèòèé, ìàãíèé, ìåäü, ìîëèáäåí, íàò-
ðèé, íèêåëü, îëîâî, ñâèíåö, ñóðüìà, ñåðåáðî, ðòóòü,
òàíòàë, òèòàí, õðîì, öåçèé, öèíê, öèðêîíèé è óðàí.
Óáåäèòåëüíî ïîêàçàíî, ÷òî êðîìå ÑÄ, îáóñëîâëåííîé
ïîíÿòíûìè ìåõàíèçìàìè — äâîéíèêîâàíèåì, èíäó-
öèðîâàííûì äåôîðìàöèåé ôàçîâûì ïðåâðàùåíèåì,
ðåêðèñòàëëèçàöèåé, ñóùåñòâóåò îñîáûé íèçêîòåìïå-
ðàòóðíûé ïðîöåññ ÑÄ. Ýòèìè ðàáîòàìè, ïî-âèäèìî-
ìó, èñ÷åðïûâàþòñÿ ïåðâûå íàáëþäåíèÿ íèçêîòåìïå-
ðàòóðíîé ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè. Îáðàùàåò íà
ñåáÿ âíèìàíèå øèðîêàÿ ãåîãðàôèÿ èññëåäîâàíèé —
Îêðèäæñêàÿ Íàöèîíàëüíàÿ ëàáîðàòîðèÿ è èññëåäîâà-
òåëüñêàÿ ëàáîðàòîðèÿ ôèðìû Âåñòèíãàóç â ÑØÀ,
îòäåë ÷èñòîé ôèçèêè â Êàíàäå, Ëåíèíãðàäñêèé è
874 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9
Â.Â. Ïóñòîâàëîâ
* Ïåðâûå ðåçóëüòàòû áûëè äîëîæåíû íà Âñåñîþçíûõ ñîâåùàíèÿõ ïî ôèçèêå íèçêèõ òåìïåðàòóð â 1956 ã. (Ëåíèíãðàä) è â
1957 ã. (Ìîñêâà).
Óêðàèíñêèé Ôèçèêî-òåõíè÷åñêèå èíñòèòóòû â ÑÑÑÐ,
Èíñòèòóò ìåòàëëîâåäåíèÿ â Ãåðìàíèè, Êëàðåíäîí-
ñêàÿ ëàáîðàòîðèÿ è Õàðóýëüñêèé öåíòð â Àíãëèè.
3. Ïðîÿâëåíèÿ ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè
ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ â ðàçëè÷íûõ ìåòàëëàõ
è ñïëàâàõ
Çà âðåìÿ, ïðîøåäøåå ñ ìîìåíòà îáíàðóæåíèÿ
ÍÒÑÄ, áûë íàêîïëåí áîëüøîé ýêñïåðèìåíòàëüíûé
ìàòåðèàë, ñâèäåòåëüñòâóþùèé î òîì, ÷òî ýòî ÿâëåíèå
âåñüìà îáùåå è òèïè÷íî äëÿ íèçêîòåìïåðàòóðíîãî äå-
ôîðìèðîâàíèÿ êðèñòàëëè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ.  ñèñòå-
ìàòèçèðîâàííîì âèäå èìåþùèåñÿ äàííûå ïðåäñòàâ-
ëåíû â òàáë. 1, èç êîòîðîé âèäíî, ÷òî áîëüøèíñòâî
èçó÷åííûõ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ ìàòåðèàëîâ ïðî-
ÿâëÿþò ÑÄ. Ê íèì îòíîñÿòñÿ ÷èñòûå ìåòàëëû ñ ðàç-
ëè÷íûì òèïîì êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè, ñïëàâû,
ñòàëè è êîìïîçèòû. Â ðÿäå ìàòåðèàëîâ â îïðåäåëåí-
íûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ óñëîâèÿõ (îðèåíòàöèÿ) íà-
áëþäàåìûå ñêà÷êè óäàëîñü ñâÿçàòü ñ äåôîðìàöèîí-
íûì äâîéíèêîâàíèåì èëè ïîëèìîðôíûì ïðåâðàùåíè-
å ì . Ï ð è í è ç ê è õ ò å ì ï å ð à ò ó ð à õ â ð ÿ ä å Ã Ö Ê
ìîíîêðèñòàëëîâ (ìåäü, ñåðåáðî) íà êðèâûõ äåôîðìè-
ðîâàíèÿ ìîæíî ÷åòêî ðàçäåëèòü ñêà÷êè, îòâå÷àþùèå
äâîéíèêîâàíèþ, è ñêà÷êè, õàðàêòåðíûå äëÿ íåñòà-
áèëüíîñòè ïëàñòè÷åñêîãî ñêîëüæåíèÿ. Êàê ïîêàçàíî
íà ìîíîêðèñòàëëàõ ìåäè [2,3], ýòè ÿâëåíèÿ ÷åòêî ðàç-
íåñåíû ïî äåôîðìàöèè — ñíà÷àëà íà÷èíàåòñÿ ñêà÷êî-
îáðàçíîå ñêîëüæåíèå, çàòåì âîçíèêàåò äåôîðìàöèîí-
íîå äâîéíèêîâàíèå. Â ïîëíîñòüþ ñäâîéíèêîâàííîì
êðèñòàëëå âîçîáíîâëÿåòñÿ ðåæèì ïåðâîíà÷àëüíîãî
íåñòàáèëüíîãî ïëàñòè÷åñêîãî ñêîëüæåíèÿ. Áîëåå
ñëîæíî ïðîèñõîäèò ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ â
ÎÖÊ êðèñòàëëàõ, ãäå ÷àñòî íåâîçìîæíî ðàçäåëèòü
ñêà÷êè, îòâå÷àþùèå íåñòàáèëüíîìó ïëàñòè÷åñêîìó
ñêîëüæåíèþ è äåôîðìàöèîííîìó äâîéíèêîâàíèþ.
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9 875
Òàáëèöà 1. ßâëåíèå è íåêîòîðûå õàðàêòåðèñòèêè íèçêîòåìïåðàòóðíîé ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè â ìåòàëëàõ, ñïëàâàõ, ñòàëÿõ.
1 2 3 4 5 6 7
Ìàòåðèàë
Õàðàêòåðèñòèêà ìàòåðèàëà,
ðàçìåðû îáðàçöà,
ìèêðîñòðóêòóðà
Óñëîâèÿ ýêñïåðèìåíòà
Òåìïåðàòóðà
íà÷àëà
ñêà÷êîîáðàçíîé
äåôîðìàöèè, Ê
Òåìïåðàòóðà
ýêñïåðè-
ìåíòà, Ê
Õàðàêòåðèñòèêà
ñêà÷êîîáðàçíîé
äåôîðìàöèè
Ñ
ñû
ë
ê
à
ÃÖÊ ÷èñòûå ìåòàëëû
Al
Ïîëèêðèñòàëë, 99,994%,
l* = 5 ñì, � = 3 ñì
Ðàñòÿæåíèå,
�� =1,1�10
–4
–3,5�10
–6
ñ
–1 4,2 [7]
Al
Ïîëèêðèñòàëë, 99,3%,
l = 20 ìì, � = 1,2 ìì, îòîææåííûé
Ðàñòÿæåíèå,
�� = 6,6�10
–4
–2,7�10
–3
ñ
–1 1,6 [12]
Al
Ïîëèêðèñòàëë, 99,3%,
l = 20 ìì, � = 1,2 ìì, íåîòîææåííûé
Ðàñòÿæåíèå,
�� = 6,6�10
–4
–2,7�10
–3
ñ
–1 1,6 [13]
Al
Ïîëèêðèñòàëë, 99,996%, îòîææåííûé,
l = 17 ìì, S = 2,5
2,5 ìì,
çåðíî 0,3–0,5 ìì
Ðàñòÿæåíèå,
�� = 1,7�10
–3
–2,3�10
–5
ñ
–1 4,2
Ïðåäïîëîæåíî, ÷òî ñêà÷-
êè ñâÿçàíû ñ äâîéíè-
êîâàíèåì
[15]
Al
Ïîëèêðèñòàëë, 99,9%, ïîñëå êîâêè,
l = 17 ìì, S = 2,5
2,5 ìì,
çåðíî 0,3–0,5 ìì
Ðàñòÿæåíèå,
�� = 1,7�10
–3
–2,3�10
–5
ñ
–1 4,2 [15]
Al
Ïîëèêðèñòàëë, 99,994%, îòîææåííûé
l =17 ìì, S = 2,5
2,5 ìì,
çåðíî 1,0–1,5 ìì
Ðàñòÿæåíèå,
�� = 1,7�10
–3
–2,3�10
–5
ñ
–1 1,4 [15]
Al
Ïîëèêðèñòàëë, 99,9%, îòîææåííûé,
l = 17 ìì, S = 2,5
2,5 ìì,
çåðíî 0,3–0,5 ìì
Ñæàòèå 4,2 [17]
Al
Ìîíîêðèñòàëë, îñü ðàñòÿæåíèÿ [111],
99,5%, îòîææåííûé, l = 25 ìì,
S = 5
1 ìì
Ðàñòÿæåíèå 4,2 [18]
Al
Ïîëèêðèñòàëë, 99,5%,
l = 25 ìì, S = 5
1 ìì, çåðíî 0,02 ìì
Ðàñòÿæåíèå 1,4 [18]
Al Ìîíîêðèñòàëëû, 99,8%
Ïîëçó÷åñòü
â óñëîâèÿõ ðàñòÿæåíèÿ
1,65 [19]
* Ïîä ðàçìåðîì îáðàçöà ïîäðàçóìåâàåòñÿ ðàçìåð äåôîðìèðóåìîé ÷àñòè
876 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9
Â.Â. Ïóñòîâàëîâ
1 2 3 4 5 6 7
Al
Ïîëèêðèñòàëëû, 99,3%,
l = 20 ìì, �2 ìì
Ðàñòÿæåíèå 1,3 [20]
Al
Ìîíîêðèñòàëëû, 99,9999%,
îðèåíòàöèÿ îñè [111], [100],
10
4
4 ìì
Ñæàòèå ,
�� = 0,8�10
–3
–0,8�10
–5
ñ
–1 10
Ïàðàëëåëüíî ñêà÷êîîá-
ðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ
èçó÷àëàñü ìåòîäîì ýëåê-
òðè÷åñêèõ èìïóëüñîâ
[21]
Al
Ìîíîêðèñòàëëû, 99,5%,
îðèåíòàöèÿ îñè [111], [110], [100]
Ðàñòÿæåíèå, �� = 7�10
–4
ñ
–1
1,4
Ýêñïåðèìåíòû íà îáðàç-
öàõ ðàçëè÷íîé òîëùèíû,
øèðèíû è äëèíû
[22]
Al
Ìîíîêðèñòàëëû, 99,999%; 99,99%;
99,5%, îðèåíòàöèÿ îñè âáëèçè [111],
25
5
1 ìì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 7�10
–4
ñ
–1
1,4–1,6
[18],
[23]
Al
Ïîëèêðèñòàëëû, 99% ñ ðàçëè÷íîé âå-
ëè÷èíîé çåðíà. 25
5
1 ìì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 7�10
–4
ñ
–1
[23]
Al
Ìîíîêðèñòàëëû, 99,99%,
îðèåíòàöèÿ îñè [111], 25
51 ìì
Ðàñòÿæåíèå ,
�� = 2,5�10
-5
–7�10
–2
ñ
–1 1,4 [26]
Al
Ïîëèêðèñòàëëû, 99,5%
� çåðíà 0,03 ìì, ðàçìåð 25
3
1 ìì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 1,1�10
–4
ñ
–1
1,5–0,5
Ýêñïåðèìåíòû ïðîâîäè-
ëèñü êàê â æèäêîì
4
Íå,
òàê è â æèäêîì
3
Íå
[27]
Cu
Ìîíîêðèñòàëëû, 99,999%,
25,4
3,2
3,2 ìì; 25,4
6,3
6,3 ìì
Ðàñòÿæåíèå 4,2 < T < 77,3 77,3–4,2
Ïðè íåêîòîðûõ îðèåíòà-
öèÿõ íàáëþäàëîñü
äåôîðìàöèîííîå äâîé-
íèêîâàíèå
[2,3]
Cu Ìîíîêðèñòàëëû, 99,999%, 25
5
1 ìì Ðàñòÿæåíèå, �� = 7�10
–4
ñ
–1
4,2–1,4
Ïðè íåêîòîðûõ îðèåíòà-
öèÿõ íàáëþäàëîñü
äåôîðìàöèîííîå äâîé-
íèêîâàíèå
[28]
Cu
Ïîëèêðèñòàëëû, 99,9 %,
ïðåääåôîðìèðîâàíèå
Ðàñòÿæåíèå, �� = 2�10
–4
ñ
–1
Ò � 8,5 [29]
Cu
Ïîëèêðèñòàëëû, 99,999%, ðàçìåð çåðíà
112 ìêì, ïðîâîëî÷êè �1 ìì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 1,6�10
–4
ñ
–1
Ò � 5,9
Äåôîðìèðîâàíèå îñóùå-
ñòâëÿëîñü â ãàçîîáðàç-
íîì ãåëèè
[30]
Ni
Ïîëèêðèñòàëëû, 99,8%,
â îòîææåííîì ñîñòîÿíèè
Ðàñòÿæåíèå, �� = 2,8�10
–4
ñ
–1
4,2 < T < 77,3 [5]
Ni
Ìîíîêðèñòàëëû, 99,98%, îðèåíòàöèÿ îñè
[111], äëèíà 50,8 ìì
Ðàñòÿæåíèå,
�� = 10
–4
–10
–5
ñ
–1 20 [8]
Ni Ïîëèêðèñòàëëû òåõíè÷åñêîé ÷èñòîòû Ñæàòèå 4,2 [17]
Ni
Ìîíîêðèñòàëëû,
÷èñòîòà R300/R4,2 150,
îðèåíòàöèÿ îñè [110], öåíòðàëüíàÿ
Ðàñòÿæåíèå Ò < 12 [31]
Pb Ïîëèêðèñòàëë, 99,992% Ñæàòèå 3 [17]
Pb Ïîëèêðèñòàëë, 99,992%, 25
5
1 ìì Ðàñòÿæåíèå, �� = 7�10
–4
ñ
–1
Ò � 2,4
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîð-
ìàöèÿ íàáëþäàëàñü â
ïðîöåññå ðàçðóøåíèÿ
[32]
Pb Ìîíîêðèñòàëë, ïîëèêðèñòàëë Ñæàòèå 3–3,5 1,5–3,5
Ìèêðîñêîïè÷åñêèå ñêà÷-
êè òîëüêî â ñâåðõïðîâî-
äÿùåì ñîñòîÿíèè
[33]
Pb Ìîíîêðèñòàëë, 99,99 %
Ñæàòèå, �� = 2�10
–5
ñ
–1
âäîëü [110]
3 1,6–10
Ìèêðîñêîïè÷åñêèå ñêà÷-
êè òîëüêî â ñâåðõïðîâî-
äÿùåì ñîñòîÿíèè
[34]
Pb
Ïîëèêðèñòàëë, 99,9997%,
RRR = 20000
Ñæàòèå ñî ñêîðîñòüþ
10
–4
–10
–5
ñ
–1 Ò � 1
Íîðìàëüíîå ñîñòîÿíèå,
ìàêðîñêîïè÷åñêèå
ñêà÷êè
[35]
Ag
Ïîëèêðèñòàëë, 99,992%,
ðàçìåð çåðíà 0,9–1,0 ìì, 25
5
1 ìì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 10
–4
ñ
–1
4,2 [36]
Ag
Ìîíîêðèñòàëëû öåíòðàëüíîé
îðèåíòàöèè, 25
5
1 ìì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 10
–4
ñ
–1
4,2
Êðîìå ñêîëüæåíèÿ íà-
áëþäàëîñü è äåôîðìàöè-
îííîå äâîéíèêîâàíèå
[37]
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9 877
1 2 3 4 5 6 7
ÎÖÊ ÷èñòûå ìåòàëëû
Nb
Ïîëèêðèñòàëëû, ÷èñòîòà
R300/R14 = 16,6
Ðàñòÿæåíèå, �� = 1,7�10
–3
ñ
–1
14–20 [38]
Nb
Ïîëèêðèñòàëëû, ÷èñòîòà
R300/R14 = 31,1
Ðàñòÿæåíèå, �� = 1,7�10
–3
ñ
–1
14–20 [38]
Nb
Ïîëèêðèñòàëëû, ÷èñòîòà
R300/R14 = 55,3
Ðàñòÿæåíèå, �� = 1,7�10
–3
ñ
–1
14–20 [38]
Nb
Ìîíîêðèñòàëëû,
÷èñòîòà R300/RN
4 2,
= 600,
ðàçëè÷íûå îðèåíòàöèè
Ðàñòÿæåíèå 12 [39]
Nb
Ìîíîêðèñòàëëû, ÷èñòîòà RRR = 300,
îðèåíòàöèÿ îñè äåôîðìàöèè âáëèçè
[100] è [110]
�� = 1,7�10
–3
ñ
–1
4,2
Ïðè îðèåíòàöèè îñè
âáëèçè [110] íàáëþäàþò-
ñÿ áîëüøèå ñáðîñû, ïðè
îðèåíòàöèè [100] — îäè-
íî÷íûå ñêà÷êè
[40]
Nb
Ìîíîêðèñòàëë âûñîêî÷èñòûé,
ðàçìåðû äåôîðìèðóåìîé ÷àñòè
14,2
2,86
1,25 ìì,
îñü äåôîðìèðîâàíèÿ âäîëü [551]
Ðàñòÿæåíèå, �� = 5,9�10
–3
ñ
–1
4,2
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîð-
ìàöèÿ íàáëþäàëàñü è
ïðè 77,3 Ê
[40],
[41],
[42]
Nb
Ìîíîêðèñòàëëû,
÷èñòîòà R293/R4,2 = 150,
ðàçëè÷íûå îðèåíòàöèè
�� = 5�10
–5
ñ
–1
15
Âðåìÿ ñêà÷êîâ �1 ìc,
ïðè ðàñòÿæåíèè
3–5 ñêà÷êîâ,
ïðè ñæàòèè — 15–20
[43]
Nb
Ìîíîêðèñòàëëû, ÷èñòîòà
R293/R4,2 = 150–200
�� = 10
–5
–10
–4
ñ
–1
12–15
Ñêà÷êè íàãðóçêè îòâå÷à-
ëè îáðàçîâàíèþ äâîéíè-
êîâûõ ïðîñëîåê, ÷àñòü —
ïîëîñàì êàòàñòðîôè-
÷åñêîãî ñäâèãà
[44]
Nb
Ìîíîêðèñòàëëû, ÷èñòîòà RRR = 300,
ðàçëè÷íûå îðèåíòàöèè,
0,4
0,4
10 ìì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 1,7�10
–3
ñ
–1
4,2 [45]
Ta Ïîëèêðèñòàëë, 99,11% 1,6 Íàáëþäàëñÿ 1 ñêà÷îê [12]
Ta Ïîëèêðèñòàëë, 99,11% 1,6 Íàáëþäàëñÿ 1 ñêà÷îê [12]
Òà
Ìîíîêðèñòàëë,
îðèåíòàöèÿ îñè ìåæäó [100] [110],
ðàçìåð îáðàçöà 2
2
7,5 ìì
Ñæàòèå, �� = 1�10
–4
ñ
–1
4,2 [46]
Òà
Ìîíîêðèñòàëë, öåíòðàëüíàÿ îðèåíòàöèÿ,
RRR = 10000
�� = 1�10
–4
ñ
–1
4,2
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîð-
ìàöèÿ íàáëþäàëàñü íå
âñåãäà
[47]
Mo
Ìîíîêðèñòàëëû, ÷èñòîòà
R300/R4,2 = 5500, ðàçëè÷íàÿ îðèåíòàöèÿ,
ðàçëè÷íûå ðàçìåðû
�� = 1,7�10
–4
ñ
–1
4,2 4,2 < T < 77,3
Îáðàçöû ñ ìàëûì ñå÷å-
íèåì íå ïðîÿâëÿëè ñêà÷-
êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè
[17]
Cs Ïîëèêðèñòàëë
Ñæàòèå, ñêîðîñòü äåôîðìàöèè
30 ìêì/ñ
[17]
ÃÏÓ ÷èñòûå ìåòàëëû
Zr Ïîëèêðèñòàëë âûñîêîé ÷èñòîòû Ðàñòÿæåíèå, �� = 2,8�10
–4
ñ
–1
4,2 < T < 77,3
Ñêà÷êè íà÷èíàþòñÿ çà
ïðåäåëîì òåêó÷åñòè
[5]
Zr
Ïîëèêðèñòàëë, ðàçìåð îáðàçöà:
äëèíà 31,75 ìì, äèàìåòð 3,18 ìì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 2,7�10
–4
ñ
–1
4,2 [48]
Ti
Ïîëèêðèñòàëë èîäèäíûé, 99,99%,
âåëè÷èíà çåðíà 50 ìêì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 1,2�10
–4
ñ
–1
1,7 [49]
Ti Ïîëèêðèñòàëë èîäèäíûé, 99,93% Ðàñòÿæåíèå, �� = 1,2�10
–4
ñ
–1
20 [50]
Ti
Ïîëèêðèñòàëë, 99,95%,
äèàìåòð çåðíà 20 ìêì,
òîëùèíà è äèàìåòð îáðàçöà ðàçëè÷íû
Ðàñòÿæåíèå,
�� = 2,7�10
–4
–3�10
–2
ñ
–1 10–20
Íàáëþäàëîñü âëèÿíèå
êà÷åñòâà ïîâåðõíîñòè
[51]
Cd Ïîëèêðèñòàëë, 99,98% Ðàñòÿæåíèå, �� = 10
–4
ñ
–1
1,6 [17]
Cd Ìîíîêðèñòàëë, 99,99% Ñæàòèå, �� = 10
–5
ñ
–1
0,42 [52]
878 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9
Â.Â. Ïóñòîâàëîâ
1 2 3 4 5 6 7
Äðóãèå ìåòàëëû
U Ïîëèêðèñòàëë Ñæàòèå 4,2 [17]
Hg Ïîëèêðèñòàëë Ñæàòèå 4,2 [17]
Hg Ìîíîêðèñòàëë Ðàñòÿæåíèå, �� = 7�10
–4
ñ
–1
Ò < 77,3 4,2–1,6
Êðîìå ñêà÷êîîáðàçíîé
äåôîðìàöèè íàáëþäàåò-
ñÿ ñáðîñîîáðàçîâàíèå è
äâîéíèêîâàíèå
[53]
In
Ìîíîêðèñòàëë, ÷èñòîòà 99,999%,
ðàçìåð15
5
5 ìì, îñü äåôîðìàöèè âäîëü
[100] è ïîñåðåäèíå [100] è [110]
Ñæàòèå,
�� =10
–5
–10
–4
ñ
–1 Ò < 1,7 0,48
Íà ðàííèõ ñòàäèÿõ äå-
ôîðìèðîâàíèÿ íàáëþäà-
åòñÿ äâîéíèêîâàíèå
[54]
Sn
Ìîíîêðèñòàëë,
ðàçìåð îáðàçöà 25
4,5
1,5 ìì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 6,6�10
–5
ñ
–1
0,5 [70]
Ñïëàâû
Cu–Ni
Ïîëèêðèñòàëëû, ðàçìåð çåðíà
50–200 ìêì
Cu65–Ni35
Cu72–Ni28
Cu95–Ni5
Ðàñòÿæåíèå, �� = 2,2�10
–6
ñ
–1
4,2
4,2
4,2
[55]
Cu–Be2
Ïîëèêðèñòàëë
Cu–2 âåñ.% Be–0,2 âåñ.% Co,
ïðîâîëî÷íûé îáðàçåö �0,5 ìì,
ðàçìåð çåðíà 9,2–11,6 ìêì
Ðàñòÿæåíèå,
�� = 2�10
–4
–4�10
–2
ñ
–1 12,5 [56]
Cu–Be2
Ïîëèêðèñòàëë
Cu–2 âåñ.% Be–0,2 âåñ.% Co
Ðàñòÿæåíèå, �� = 1,2�10
–3
ñ
–1 12,5
9
Îäíîôàçíûé
Äâóõôàçíûé
[57]
Cu–Be
Ïîëèêðèñòàëë
Cu–10 àò.% Be–0,2 àò.% Ñî,
ïðîâîëî÷íûé îáðàçåö� 0,7 è 0,3 ìì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 4�10
–4
ñ
–1
�� = 5,6�10
–5
ñ
–1
4,2; 5
Ò < 4,2
[58]
Cu–Be
Ïîëèêðèñòàëë
Cu–12 àò.% Be–0,2 àò.% Ñî,
ïðîâîëî÷íûé îáðàçåö �0,1 è 0,5 ìì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 4�10
–4
ñ
–1
�� = 5,6�10
–5
ñ
–1
4,2; 5
Ò < 4,2
[58]
Al–Mg
Ïîëèêðèñòàëë Al–1,4% Mg, âåëè÷èíà
çåðíà 0,03–0,035 ìì,
ïëîñêèé îáðàçåö 25
2
5(8) ìì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 7�10
–4
ñ
–1
12 [59]
Al–Zn
Ïîëèêðèñòàëë Al–1,52% Zn,
âåëè÷èíà çåðíà 0,03–0,035 ìì,
ïëîñêèé îáðàçåö 25
2
5(8) ìì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 7�10
–4
ñ
–1
12 [59]
Al–Mg
Ïðîìûøëåííûé ñïëàâ ÀÌã5Â,
Mg-4,92%; Mn-0,39%
Ðàñòÿæåíèå, �� = 7�10
–4
ñ
–1
4,2 [60]
Al–Zn
Ïðîìûøëåííûé ñïëàâ ÀÖÌÓ
Zn-4,56%; Mg-1,7%; Mn-0,42%
Ðàñòÿæåíèå, �� = 3 ìì/ìèí 4,2 [60]
Al–Mg
Ìîíîêðèñòàëë,
0,62 1,55; 1,97; 3,76; 5,52; 9,00 àò.%,
ðàçìåð îáðàçöà 25
5
2 ìì,
îðèåíòàöèÿ îñè [100]–[110]
Ðàñòÿæåíèå, �� = 7�10
–4
ñ
–1
6–8 [61]
Al–Mg
Ïðîìûøëåííûé ñïëàâ ÀMã6;
Mg-6,12%
Ðàñòÿæåíèå,
�� = 0,28�10
–1
ñ
–1
�� = 0,14�10
–1
ñ
–1
�� = 0,28�10
–2
ñ
–1
9 < T < 13 [62]
Al–Zn
Ïðîìûøëåííûé ñïëàâ Â-95:
Zn-6%, Mg-2,3%, Cu-1,7%
Ðàñòÿæåíèå 4,2–1,6 [12]
Cu–Al
Ìîíîêðèñòàëë
Cu–14% Al–� òâåðäûé ðàñòâîð
Ðàñòÿæåíèå,
�� = 2�10
–3
–2�10
–1
ñ
–1 4,2
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîð-
ìàöèÿ íà÷èíàåòñÿ íà ñòà-
äèè ëåãêîãî ñêîëüæåíèÿ
[63]
Cu–Al
Ìîíîêðèñòàëë Cu–10,5 àò.% Al,
ïëîñêîñòü ñêîëüæåíèÿ [1 25],
íàïðàâëåíèå { }121, { }2 1 0
Ðàñòÿæåíèå 4,2 [64]
Al–Cu
Ïðîìûøëåííûé ñïëàâ 24S,
ðàçìåð îáðàçöà: äëèíà 50 ìì; äèàìåòð 3 ìì
Ðàñòÿæåíèå,
�� = 0,89�10
–3
–0,35�10
–5
ñ
–1 4,2 [7]
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9 879
1 2 3 4 5 6 7
Al–Mg
Ïðîìûøëåííûé ñïëàâ 65S:
Al–1% Mg–0,5% Si
Ðàñòÿæåíèå, �� = 1�10
–3
ñ
–1
4,2 [16]
Cu–Al
Ìîíîêðèñòàëë öåíòðàëüíîé îðèåíòàöèè,
ðàçìåð 25
5
1 ìì,
Cu–14 àò.% Al
Ðàñòÿæåíèå, �� = 5�10
–4
ñ
–1
�� = 5�10
–5
–3�10
–3
ñ
–1
�� = 2�10
–6
–5�10
–3
ñ
–1
25
10
4,2
[65]
Cu–Al
Ìîíîêðèñòàëë öåíòðàëüíîé îðèåíòàöèè,
ðàçìåð 25
5
1 ìì,
25
5
0,5 ìì, Cu–(1–14) àò.% Al
Ðàñòÿæåíèå, �� = 5�10
–4
ñ
–1
25 4,2
Çíà÷åíèå êðèòè÷åñêîé
òåìïåðàòóðû îòíîñèòñÿ ê
Cu–14 àò.% Al
[66]
Cu–Al
Ïîëèêðèñòàëëû Cu–(1–14) àò.% Al ,
ðàçìåð 25
5
1 ìì, 25
5
0,5 ìì ,
ðàçìåð çåðíà 60 ìêì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 1�10
–3
ñ
–1
15 4,2
Çíà÷åíèå êðèòè÷åñêîé
òåìïåðàòóðû îòíîñèòñÿ ê
Cu–14 àò.% Al
[66]
Cu–Ni
Ïðîìûøëåííûé ñïëàâ Isazin/F35
Cu-75%; Ni-23,5%; Mn-1,5%;
ðàçìåð 21 ìì, �2,5–4,0 ìì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 2�10
–4
ñ
–1
21,5 [29]
Cu–Zn
Ïðîìûøëåííûé ñïëàâ MS63/F45
Cu-63%; Zn-37%,
ðàçìåð 21 ìì, �2,5–4,0 ìì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 2�10
–4
ñ
–1
15 [29]
Al–Mg
Ïðîìûøëåííûé ñïëàâ AlMg4,5/F23;
Mg-4,5%; Mn-0,5%
Ðàñòÿæåíèå, �� = 2�10
–4
ñ
–1
15 [29]
Al–Li
Ïîëèêðèñòàëë
Ðàçìåð çåðíà 0,6 ìì;
ðàçìåð îáðàçöà 15
3,0
0,8 ìì
Al–3,8 àò.% Li
Al–7,0 àò.% Li
Al–10,4 àò.% Li
Ðàñòÿæåíèå,
�� = 1,1�10
–5
–1,1�10
–4
ñ
–1
4,2
4,2
4,2
 íîðìàëüíîì ñîñòîÿíèè
ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìà-
öèÿ áîëåå ðàçâèòà, ÷åì â
ñâåðõïðîâîäÿùåì
[67]
Ti–O
Ïîëèêðèñòàëë
Ti–0,05 àò. % O
Ti–0,7 àò. O
Ðàçìåð çåðíà 50 ìêì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 1,2�10
–4
ñ
–1
20 1,7 [50]
Ti–Al
Ïîëèêðèñòàëë
Ti–1,5 âåñ.% Al
Ti–3,0 âåñ.% Al
Ti–5,5 âåñ.% Al
Ðàçìåð çåðíà 50 ìêì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 1,2�10
–4
ñ
–1
20(4,2)
20(4,2)
20(4,2)
Ïîñëå ïðåäâàðèòåëüíîé
äåôîðìàöèè (îòîææåí-
íûé îáðàçåö)
[49]
Ti–Zr
Ïîëèêðèñòàëë
Ti–1,0 âåñ.% Zr
Ti–3,0 âåñ.% Zr
Ti–8,0 âåñ.% Zr
Ðàçìåð çåðíà 50 ìêì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 1,2�10
–4
ñ
–1
4,2
4,2
4,2
[49]
Ti–Nb
Ïîëèêðèñòàëë
Ti–0,5 âåñ.% Nb
Ti–2,0 âåñ.% Nb
Ti–4,0 âåñ.% Nb
Ðàçìåð çåðíà 50 ìêì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 1,2�10
–4
ñ
–1
4,2
4,2
4,2
[49]
Ti–V
Ïîëèêðèñòàëë
Ti–0,5 âåñ.% V
Ti–1,5 âåñ.% V
Ti–3,0 âåñ.% V
Ðàçìåð çåðíà 50 ìêì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 1,2�10
–4
ñ
–1
4,2
4,2
20
[49]
Ti–O
Ïîëèêðèñòàëë
Ti–0,06 àò.% O
Ti–0,3 àò.% O
Ti–0,6 àò.% O
Ðàçìåðû îáðàçöîâ: äëèíà 20 ìì;
�2 ìì; 20
(0,08–4)
(3–5) ìì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 2,1�10
–4
ñ
–1
1,8
24
29 [68]
Ti–O
Ïîëèêðèñòàëë
Ti–0,05 àò.% O
Ti–0,15 àò.% O
Ðàçìåð çåðíà 50 ìêì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 1,5�10
–4
ñ
–1
1,7
20 [50]
880 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9
Â.Â. Ïóñòîâàëîâ
1 2 3 4 5 6 7
Ti–Al
Ïîëèêðèñòàëë, ïðîìûøëåííûé ñïëàâ
ÂÒ5-1 (�-ñïëàâ)
Ti–5 âåñ.%Al–2,5% Sn,
ðàçìåð îáðàçöà 30
5
2 ìì
Ðàñòÿæåíèå,
�� = 0,28�10
–3
–0,56�10
–2
ñ
–1 4,2 [69]
Ti–Al
Ïîëèêðèñòàëë, ïðîìûøëåííûé ñïëàâ
ÎÒ4 (ïñåâäî �-ñïëàâ)
Ti–(3,5–5,0) âåñ.%Al–(0,8–2,0)% Mn;
ðàçìåð îáðàçöà 30
5
2 ìì
Ðàñòÿæåíèå,
�� = 0,28�10
–3
–0,28�10
–2
ñ
–1 4,2 [69]
Ti–Zr–Mo
Ïîëèêðèñòàëë Ti–2,4 âåñ.% Zr–1,2% Mo,
ðàçìåð çåðåí 50 ìêì, ðàçìåð îáðàçöà
30
4
4 ìì, ïðåäâàðèòåëüíî äåôîð-
ìèðîâàííûé, îòîææåííûé
Ðàñòÿæåíèå, �� = 1,2�10
–4
ñ
–1 20
4
[49]
Ti–Al–V
Ïîëèêðèñòàëë Ti–2 âåñ.%Al–1 âåñ.% V,
ðàçìåð îáðàçöà 30
4
2 ìì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 1,5�10
–4
ñ
–1
20 [50]
Ti–Al–V
Ïîëèêðèñòàëë Ti–6 âåñ.%Al–4 âåñ.% V,
ðàçìåð îáðàçöà 30
2 ìì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 1,5�10
–4
ñ
–1
25
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîð-
ìàöèÿ ÷óâñòâèòåëüíà ê
êà÷åñòâó ïîâåðõíîñòè
[50]
Sn–Cd
Ìîíîêðèñòàëë
Sn–0,01; 0,04; 0,21; 0,53 àò.% Cd
Ðàçìåð îáðàçöà 25
4,5
1,5 ìì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 6,6�10
–5
ñ
–1
3 (0,01%)
4,2 (0,04%)
1,4 (0,21%)
[70]
Cu–Au–Co
Ìîíîêðèñòàëëû,
îðèåíòàöèÿ îñè äåôîðìèðîâàíèÿ
âáëèçè [ ]1 49
Cu–1,2% Au–0,3% Co
Cu–3,2% Au–0,3% Co
Ðàñòÿæåíèå, �� = 1,2�10
–4
ñ
–1
30
90
Ïåðåñûùåííûé
òâåðäûé ðàñòâîð
Ñîñòàðåííûé ñïëàâ
[71]
Pb–In Ìîíîêðèñòàëë Pb–0,85 àò.% In Ðàñòÿæåíèå, �� = 7�10
–4
ñ
–1
1,6 [32]
Pb–In Ïîëèêðèñòàëë Pb–3 àò.% In Ðàñòÿæåíèå, �� = 7�10
–4
ñ
–1
2,4 [32]
Ñòàëè
Íåðæàâåþ-
ùàÿ ñòàëü
(àóñòå-
íèòíàÿ)
Ïîëèêðèñòàëë,
ïðîìûøëåííàÿ ñòàëü 304L
Fe–18,4âåñ.%Cr–9,7âåñ.%Ni–1,4âåñ.% Mn
Ðàçìåð îáðàçöà:
äëèíà 41,9 ìì, �6,35 ìì,
ðàçìåð çåðíà 70 ìêì
Ðàñòÿæåíèå,
�� = 4,4�10
–6
–8,8�10
–3
ñ
–1 4 [72]
Íåðæàâåþ-
ùàÿ ñòàëü
(àóñòå-
íèòíàÿ)
Ïîëèêðèñòàëë,
ïðîìûøëåííàÿ ñòàëü 310L
Fe–24,8 âåñ.% Cr–20,8âåñ.%Ni–1,7 âåñ.% Mn
Ðàçìåð îáðàçöà:
äëèíà 41,9 ìì, �6,35 ìì,
ðàçìåð çåðíà 161 ìêì
Ðàñòÿæåíèå,
�� = 4,4�10
–6
–8,8�10
–3
ñ
–1
4 [72]
Íåðæàâåþ-
ùàÿ ñòàëü
(àóñòå-
íèòíàÿ)
Ïîëèêðèñòàëë,
ïðîìûøëåííàÿ ñòàëü 316LN
Fe–18âåñ.%Cr–10,5âåñ.%Ni–1,1âåñ.%Mn
–(0,167–0,149)âåñ%N
Ðàçìåð îáðàçöà 41,9
6,35 ìì
Ðàñòÿæåíèå,
�� = 4,4�10
–6
–8,8�10
–3
ñ
–1
4 [72]
Àóñòåíèò-
íàÿ ñòàëü
ìåòàñòà-
áèëüíàÿ
Ïîëèêðèñòàëë,
ïðîìûøëåííàÿ ñòàëü 316LN
(German Mat.N1.4429)
Fe–16,7âåñ.%Cr–13,7 âåñ.%Ni–2,68âåñ.% Mo
–1,26 âåñ.%Mn–0,16âåñ.%N
Ðàçìåð îáðàçöà: äëèíà 20 ìì, �5 ìì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 2,5�10
–4
ñ
–1
36 [73]
Íåðæàâåþ-
ùàÿ ñòàëü
ìåòàñòà-
áèëüíàÿ
Ïîëèêðèñòàëë,
ïðîìûøëåííàÿ ñòàëü 316LN
(German Mat.N1.4429)
Ðàçìåð îáðàçöà: äëèíà 20,5 ìì, �2,5 ìì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 2,4 �10
–4
ñ
–1
34
[74],
[29]
Íåðæàâåþ-
ùàÿ ñòàëü
Ïîëèêðèñòàëë,
ïðîìûøëåííàÿ ñòàëü AISI 310S
(German Mat. N14845)
Ðàçìåð îáðàçöà: äëèíà 20,5 ìì, �2,5 ìì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 2,4�10
–4
ñ
–1
32,5 [29]
Ìîæíî òîëüêî îòìåòèòü, ÷òî ïðè íåñòàáèëüíîñòè
ïëàñòè÷åñêîãî ñêîëüæåíèÿ àìïëèòóäà ñêà÷êîâ ìîíî-
òîííî âîçðàñòàåò ñ ðîñòîì äåôîðìàöèè, à ïðè äâîé-
íèêîâàíèè àìïëèòóäà ñêà÷êîâ áåñïîðÿäî÷íà.  ðÿäå
àóñòåíèòíûõ íåðæàâåþùèõ ñòàëåé íèçêîòåìïåðàòóð-
íóþ íåñòàáèëüíîñòü ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè ìîæ-
íî ÷àñòè÷íî ñâÿçàòü ñ ìàðòåíñèòíûì ïðåâðàùåíèåì.
 ýòîì ñëó÷àå ðàçäåëèòü ñêà÷êè, îòâå÷àþùèå ôàçî-
âûì ïðåâðàùåíèÿì è íåñòàáèëüíîñòè ïëàñòè÷åñêîãî
ñêîëüæåíèÿ, çàòðóäíèòåëüíî. Îòìåòèì, ÷òî ÑÄ ïðè
íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ íå íàáëþäàëàñü â öèíêå. Â íàè-
áîëåå ÷èñòîì âèäå ÍÒÑÄ íàáëþäàåòñÿ â àëþìèíèè è
ðàçëè÷íûõ àëþìèíèåâûõ ñïëàâàõ. Ïî ýòîé ïðè÷èíå
íà ýòèõ ìàòåðèàëàõ âûïîëíåíî íàèáîëüøåå ÷èñëî èñ-
ñëåäîâàíèé.
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9 881
1 2 3 4 5 6 7
Fe–Cr–Ni Ïîëèêðèñòàëë Fe–18%Cr–(10–25)%Ni Ðàñòÿæåíèå �� = 3�10
–4
ñ
–1
4,2
Ìàòåðèàëû ñ 10 è 15% Ni
íåñòàáèëüíû ê ìàðòåí-
ñèòíîìó ïðåâðàùåíèþ,
ìàòåðèàëû ñ 20 è
25% Ni íå èñïûòûâàþò
ôàçîâîãî ïðåâðàùåíèÿ
[75]
Fe–Cr–Ni–Mn
Ïîëèêðèñòàëë
Fe–(15,4–30,8)%Cr–
(3,05–24,5)%Ni–(4,1–6,1)%Mn
Ðàñòÿæåíèå,
cêîðîñòü äåôîðìàöèè
3 ìì/ìèí
4,2
Îáðàçöû èìåëè àóñòå-
íèòíóþ ñòðóêòóðó
[76]
Fe–Cr–Ni
Ïîëèêðèñòàëë,
õðîìîíèêåëåâûå ñïëàâû 000Õ18Í8
000Õ18Í20,
ïðîìûøëåííàÿ ñòàëü 0Õ18Í10Ò
ðàçìåð îáðàçöà 20
3
4 ìì,
äëèíà 45 ìì, �4 ìì
Ðàñòÿæåíèå,
�� = 5,5�10
–4
–2,5�10
–3
ñ
–1
20,4
19
20,4
Ýêñïåðèìåíòû â æèäêîì
âîäîðîäå
[77],
[78]
Íåðæàâåþ-
ùàÿ ñòàëü
Ïðîìûøëåííàÿ õðîìîíèêåëåâàÿ
àóñòåíèòíàÿ ñòàëü 12Õ18Í10Ò,
ðàçìåð îáðàçöà: äëèíà 30 ìì, �4 ìì
Ðàñòÿæåíèå,
�� = 0,14�10
–1
–0,28�10
–3
ñ
–1 4,2 [77]
Íåðæàâåþ-
ùàÿ ñòàëü
Ïðîìûøëåííàÿ ñòàëü CSUS-JN1
Fe–25%Cr–15%Ni–0,35%N–4%Mn
Ðàñòÿæåíèå, �� = 1,7�10
–4
ñ
–1 35 [79]
Íåðæàâåþ-
ùàÿ ñòàëü
Ïðîìûøëåííàÿ ñòàëü 310S
Ðàçìåð îáðàçöà: äëèíà 32 ìì,
�6,2 ìì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 3,3�10
–4
ñ
–1
Ìàòåðèàë ñòàáèëåí ê
ìàðòåíñèòíîìó
ïðåâðàùåíèþ
[80]
Fe–Ni–Mo
Fe–13%Ni–3%Mo–0,2%Ti,
ðàçìåð çåðíà 2,8; 22; 150 ìêì
Ðàñòÿæåíèå,
�� = 8,33�10
–3
–4,17�10
–5
ñ
–1 4,2 [81]
Íåðæàâåþ-
ùàÿ ñòàëü
Ïðîìûøëåííàÿ ñòàëü SUS 304H
Fe–10,24âåñ.%Ni–18,1âåñ.%Cr
SUS 310S
Fe–19,76 âåñ.% Ni–24,5 âåñ.% Cr
Ðàñòÿæåíèå,
�� = 3,3�10
–3
–3,3�10
–5
ñ
–1 4 [84]
Fe–Ni
Ïîëèêðèñòàëë Fe–13%Ni
Ðàçìåð çåðíà 12 ìêì
Ðàñòÿæåíèå,
�� = 4,17�10
–5
–8,33�10
–3
ñ
–1 4 [83]
Âûñîêîìàð-
ãàíöîâèñòàÿ
ñòàëü
Ïîëèêðèñòàëë
Fe–25%Mn–5%Cr–1%Ni
Pàçìåð îáðàçöà: äëèíà 32 ìì;
�6,25 ìì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 3�10
–4
ñ
–1
4 [84]
Êîìïîçèòû
Êîìïîçèò
Cu–Nb
Ñïëàâ Cu–32,5% Nb
Ðàçìåð îáðàçöà 25
5
0,5 ìì
Ðàñòÿæåíèå,
�� = 1,33�10
–4
ñ
–1 4,2
[85],
[86]
Cu–(Nb–Ti)
Ïðîìûøëåííûé ñâåðõïðîâîäÿùèé
êîìïîçèò-ñïëàâ
Ti-60%–Nb-40%, ïëàêèðîâàííûé ìåäüþ,
ðàçìåðû îáðàçöà:
äëèíà 25 ìì; äèàìåòð 0,82 ìì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 7�10
–4
ñ
–1
4,2
6 ñêðó÷åííûõ ïðîâîëî÷åê
�0,17 ìì èç ñïëàâà Ò-60,
ïëàêèðîâàííûõ ìåäüþ
[87],
[88]
Cu–(Nb–Ti)
Ïðîìûøëåííûé ñâåðõïðîâîäÿùèé êîì-
ïîçèò ñïëàâ
Ti-50%–Nb-50%, ïëàêèðîâàííûé ìåäüþ,
ðàçìåðû îáðàçöà:
äëèíà 25 ìì; äèàìåòð 1,5 ìì
Ðàñòÿæåíèå, �� = 7�10
–4
ñ
–1
4,2
24 ïðîâîëî÷êè �0,15 ìì
èç ñïëàâà ÍÒ-50,
ïëàêèðîâàííûõ ìåäüþ
[87],
[88]
Al–Zr–Nb Ïîëèêðèñòàëë Ðàñòÿæåíèå 4,2 [89]
4. Âëèÿíèå ïàðàìåòðîâ íàãðóæàþùåãî óñòðîéñòâà
íà õàðàêòåðèñòèêè íèçêîòåìïåðàòóðíîé
ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ ðåãèñòðèðóåòñÿ ïðè
íàãðóæåíèè êðèñòàëëà ñ ïîìîùüþ äåôîðìàöèîííîé
ìàøèíû. Ïîýòîìó ðåçóëüòàò òàêîãî íàãðóæåíèÿ, ôèê-
ñèðóåìûé â ôîðìå êðèâîé íàïðÿæåíèå–äåôîðìàöèÿ,
ìîæåò âêëþ÷àòü êàê õàðàêòåðèñòèêè ôèçè÷åñêèõ ïðî-
öåññîâ, ïðîòåêàþùèõ â îáðàçöå, òàê è ïàðàìåòðû íà-
ãðóæàþùåãî óñòðîéñòâà — ìàññó è æåñòêîñòü. Äëÿ
êîððåêòíîãî èçó÷åíèÿ è èíòåðïðåòàöèè ÑÄ, ñòðîãî ãî-
âîðÿ, íóæíî çíàòü ðîëü ýòèõ ïàðàìåòðîâ. Ýòîò âîïðîñ
îáñóæäàëñÿ â íåñêîëüêèõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ðàáî-
òàõ.  [90] âïåðâûå èçó÷àëîñü âëèÿíèå æåñòêîñòè èñ-
ïûòàòåëüíîé ìàøèíû íà ïðåðûâèñòîå òå÷åíèå è ðàç-
ðóøåíèå àëþìèíèåâîãî ñïëàâà 2024 â óñëîâèÿõ
ðàñòÿæåíèÿ ïðè 4,2 Ê. Îáû÷íàÿ æåñòêîñòü ìàøèíû
ñîñòàâëÿëà 4,4�106 Í/ì. Ïðè âêëþ÷åíèè áàëàíñèðíûõ
ïðóæèí ïàðàëëåëüíî ñ îáðàçöîì âåëè÷èíà æåñòêîñòè
óìåíüøàëàñü äî 100 ðàç. Ïðåäâàðèòåëüíûå ýêñïåðè-
ìåíòû ïîêàçàëè, ÷òî êðèâûå ðàñòÿæåíèÿ èçìåíÿëèñü â
íåçíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè ïðè óêàçàííûõ èçìåíåíèÿõ
æåñòêîñòè. Îäíàêî ïðè ïåðåõîäå îò æåñòêîé ê îòíîñè-
òåëüíî ìÿãêîé ìàøèíå ïðè ïðî÷èõ ðàâíûõ óñëîâèÿõ
íàáëþäàëîñü ìåíüøåå ÷èñëî ñêà÷êîâ, íî êàæäûé ñêà-
÷îê èìåë áîëüøóþ àìïëèòóäó. Èç êðèâûõ óïðî÷íåíèÿ
áûëè ïîëó÷åíû çàâèñèìîñòè àìïëèòóäû ñêà÷êà �Ð îò
íàãðóçêè ïðè ÷åòûðåõ óðîâíÿõ æåñòêîñòè. Êðèâàÿ
�Ð(Ð) äëÿ íàèìåíüøåé æåñòêîñòè (0,93�105 Í/ì) ñàìàÿ
íèçêàÿ, â òî âðåìÿ êàê ìåæäó îñòàëüíûìè òðåìÿ íà-
áëþäàþòñÿ âåñüìà íåçíà÷èòåëüíûå ðàçëè÷èÿ. Âðåìÿ
ïàäåíèÿ íàãðóçêè �t ïðè ñêà÷êå ñ ðîñòîì æåñòêîñòè
óìåíüøàåòñÿ, îòâå÷àÿ çàâèñèìîñòè �t M/K� � (Ì —
ìàññà äåôîðìèðóþùåé ñèñòåìû, K — æåñòêîñòü).
Äåòàëüíîå èññëåäîâàíèå ñâÿçè ïàðàìåòðîâ ðåëàê-
ñàöèîííîãî ïðîöåññà ïðè ÑÄ (àìïëèòóäà ñêà÷êîâ íà-
ãðóçêè �P, äåôîðìàöèÿ �l, âðåìÿ ñêà÷êà è åãî êèíåòè-
êà) ñ õàðàêòåðèñòèêàìè ìåõàíè÷åñêîé íàãðóæàþùåé
ñèñòåìû ïðîâåäåíî â [91,92]. Èññëåäîâàíèå ïðîâåäåíî
ñ öåëüþ âûÿñíåíèÿ, êàêèå ïàðàìåòðû ðåëàêñàöèîííî-
ãî ïðîöåññà îïðåäåëÿþòñÿ ìèêðîìåõàíèçìîì ïðîöåñ-
ñà äåôîðìàöèè, à êàêèå — ìåõàíèêîé ñèñòåìû. Ýêñïå-
ðèìåíòû ïðîâîäèëèñü êàê â óñëîâèÿõ äåôîðìàöèîííîãî
äâîéíèêîâàíèÿ (ìîíîêðèñòàëëû ñïëàâà Cu–7 àò.% Al,
295 Ê), òàê è ïðè íèçêîòåìïåðàòóðíîì ñêîëüæåíèè
(ìîíîêðèñòàëëû ñïëàâà ñïëàâà Cu–14 àò.% Al, 4,2 Ê).
 îáîèõ ñëó÷àÿõ íà êðèâîé óïðî÷íåíèÿ íàáëþäàåòñÿ
ðàçâèòàÿ ÑÄ. Èññëåäîâàíà çàâèñèìîñòü àìïëèòóäû
ñêà÷êà �P è âðåìåíè ñêà÷êà �t îò æåñòêîñòè K è
ýôôåêòèâíîé ìàññû Ì ñèñòåìû êðèñòàëë–ìàøèíà.
Æåñòêîñòü ñèñòåìû çàäàâàëàñü æåñòêîñòüþ ïðóæèí,
âñòàâëÿåìûõ â ëèíèþ íàãðóçêè (æåñòêîñòü îáðàçöà
çíà÷èòåëüíî ïðåâîñõîäèëà æåñòêîñòü ïðóæèí) è èçìå-
íÿëàñü îò 7�104 äî 2,7�106 Í/ì, à ìàññà Ì ñèñòåìû èç-
ìåíÿëàñü ïîäâåøèâàíèåì ãðóçîâ îò 1 äî 25 êÃ. Èçìå-
ðåíèÿ ïðîâîäèëè íà ïëîñêèõ îáðàçöàõ ñ äåôîðìèðóå-
ìîé ÷àñòüþ 25
5
1 ìì è îðèåíòàöèåé îñè ðàñòÿæåíèÿ
[321] ïðè ïîñòîÿííîé ñêîðîñòè 6�10–4 ñ–1. Â øèðîêîì
èíòåðâàëå èçìåíåíèÿ K àìïëèòóäà ñêà÷êà ïðàêòè÷åñ-
êè íå çàâèñèò îò æåñòêîñòè ñèñòåìû. Ýòîò ðåçóëüòàò
ïîëó÷åí êàê ïðè äâîéíèêîâàíèè, òàê è â óñëîâèÿõ
ñêîëüæåíèÿ. Ïîëó÷åííûé ðåçóëüòàò, çà èñêëþ÷åíèåì
ñëó÷àÿ î÷åíü ìàëîé æåñòêîñòè, ñîâïàäàåò ñ ðåçóëüòà-
òàìè ðàáîòû [90]. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî àìïëèòóäà ñêà÷êà
ïîëíîñòüþ îïðåäåëÿåòñÿ ôèçè÷åñêèì ìåõàíèçìîì ÿâ-
ëåíèÿ è íå çàâèñèò îò ïàðàìåòðîâ ìåõàíè÷åñêîé ñèñ-
òåìû. Íåçàâèñèìîñòü àìïëèòóäû îò æåñòêîñòè íà-
ãðóæàþùåé ñèñòåìû íàõîäèòñÿ â ïðîòèâîðå÷èè ñ
ðåçóëüòàòàìè ìîäåëèðîâàíèÿ ÑÄ [93], ãäå ïîëó÷àåòñÿ,
÷òî àìïëèòóäà ñêà÷êà ïîíèæàåòñÿ ñ óìåíüøåíèåì
æåñòêîñòè. Ïî ìíåíèþ àâòîðîâ [92], ýòî ïðîòèâîðå÷èå
ñâÿçàíî ñ èñïîëüçîâàíèåì â ðàñ÷åòàõ ðåëàêñàöèîííîãî
ïðîöåññà êâàçèñòàòè÷åñêîãî ïîäõîäà, â òî âðåìÿ êàê
ýêñïåðèìåíòàëüíî èìåþòñÿ êîñâåííûå óêàçàíèÿ íà ñó-
ùåñòâåííóþ ðîëü äèíàìè÷åñêèõ ýôôåêòîâ.
Âðåìÿ ñêà÷êà èçìåðåíî â [91]. Âåëè÷èíó �t îïðåäå-
ëÿëè ïî âðåìåíè ñïàäà íàãðóçêè íà äèíàìîìåòðå,
ðàñïîëîæåííîì âáëèçè îáðàçöà, ñ ïîìîùüþ çàïîìè-
íàþùåãî îñöèëëîãðàôà Ñ8-13. Èññëåäîâàëè çàâèñè-
ìîñòè �t îò K è Ì, èçìåíåíèÿ êîòîðûõ óêàçàíû âûøå
ïðè èçìåðåíèÿõ �P. Ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé ïîêàçàëè
ñóùåñòâåííóþ çàâèñèìîñòü êèíåòèêè ðåëàêñàöèîííî-
ãî ïðîöåññà îò ìåõàíè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ñèñòåìû. Êàê
äëÿ ñêà÷êîîáðàçíîãî äâîéíèêîâàíèÿ, òàê è äëÿ ñêà÷êî-
îáðàçíîãî ñêîëüæåíèÿ âðåìÿ ñêà÷êà �t Ì1/2K–1/2. Ýòè
ðåçóëüòàòû — ïðÿìîå ýêñïåðèìåíòàëüíîå äîêàçàò-
åëüñòâî ñóùåñòâåííîé ðîëè èíåðöèîííûõ ýôôåêòîâ
íàãðóæàþùåãî óñòðîéñòâà â ïðîòåêàíèè ïëàñòè÷åñ-
êîé äåôîðìàöèè ïðè ñêà÷êå. Ïî ìíåíèþ àâòîðîâ [91],
îíè òàêæå óêàçûâàþò íà íåïðèìåíèìîñòü óïðîùåííî-
ãî óðàâíåíèÿ, íå ó÷èòûâàþùåãî èíåðöèîííûå ýôôåê-
òû. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû àíàëîãè÷íû ðåçóëüòàòàì
äëÿ ñïëàâà Al–Mg [90]. Â ýòîé ðàáîòå, êðîìå óêàçàí-
íûõ çàâèñèìîñòåé, ïîëó÷åí êà÷åñòâåííûé ðåçóëüòàò
— ïîëíîå ÷èñëî ñêà÷êîâ íà êðèâîé óïðî÷íåíèÿ ñíè-
æàåòñÿ ñ óìåíüøåíèåì æåñòêîñòè íàãðóæàþùåãî óñò-
ðîéñòâà.
Îáðàòèì âíèìàíèå íà ðàáîòó [19], ãäå ïðîâåäåíî
ñðàâíèòåëüíîå èçó÷åíèå ÑÄ ìîíîêðèñòàëëà àëþìè-
íèÿ ÷èñòîòîé 99,8% ïðè 1,65 Ê è äåôîðìàöèè ðàñòÿ-
æåíèåì ñ ïîñòîÿííîé ñêîðîñòüþ (äîñòàòî÷íî æåñòêàÿ
ìàøèíà) è â óñëîâèÿõ ïîëçó÷åñòè (ìàøèíà ñ íóëåâîé
æåñòêîñòüþ). Ýêñïåðèìåíòû ïðîâåäåíû íà ìàøèíå,
ïîçâîëÿþùåé â õîäå îïûòà ïåðåõîäèòü îò ðåæèìà àê-
òèâíîãî äåôîðìèðîâàíèÿ ê ðåæèìó ïîëçó÷åñòè [94].
Îáðàçåö ñíà÷àëà äåôîðìèðîâàëè ñî ñêîðîñòüþ �� =
= 5�10–5 ñ–1. Ïîñëå òîãî êàê îáðàçåö ïðåòåðïåâàë 10–20
ñêà÷êîâ, àêòèâíîå äåôîðìèðîâàíèå ïðåêðàùàëîñü,
882 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9
Â.Â. Ïóñòîâàëîâ
ìàøèíó ïåðåâîäèëè â ðåæèì ïîëçó÷åñòè (ïîñòîÿííàÿ
íàãðóçêà), ïîäîáðàâ íàãðóçêó òàê, ÷òîáû ñêîðîñòü ïîë-
çó÷åñòè íåïîñðåäñòâåííî ïîñëå ïðèëîæåíèÿ ïîñòîÿí-
íîé íàãðóçêè ïðèìåðíî ðàâíÿëàñü ñêîðîñòè àêòèâíîãî
äåôîðìèðîâàíèÿ. Îêàçàëîñü, ÷òî â òîé îáëàñòè òåìïå-
ðàòóð è íàïðÿæåíèé, ãäå â óñëîâèÿõ àêòèâíîé äåôîð-
ìàöèè ïëàñòè÷åñêîå òå÷åíèå ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé
ñêà÷êîîáðàçíûé ïðîöåñc, ïîëçó÷åñòü ïðîòåêàåò ïëàâ-
íî. Òàêèì îáðàçîì, æåñòêîñòü íàãðóæàþùåãî óñòðî-
éñòâà ñèëüíî ïîâëèÿëà íà ïðîòåêàíèå ÑÄ. Ðàñòÿæåíèå
â ðåæèìå ïîëçó÷åñòè, ñîîòâåòñòâóþùåå äåôîðìèðî-
âàíèþ â àêòèâíîì ðåæèìå íà ìàøèíå ñ íóëåâîé æåñ-
òêîñòüþ, ëèáî íå ïðèâîäèò ê ñêà÷êó (íóëü ñêà÷êîâ),
ëèáî ïðèâîäèò ê ñêà÷êó, ïðèâîäÿùåìó ê ðàçðóøåíèþ
êðèñòàëëà (îäèí ñêà÷îê).
 ðàáîòå [95] èçó÷åíî âëèÿíèå æåñòêîñòè äåôîðìà-
öèîííîé óñòàíîâêè è ðåæèìà íàãðóæåíèÿ íà ÍÒÑÄ.
Íà äâóõ îáðàçöàõ ñòàëåé ïîêàçàíî, ÷òî ñ ðîñòîì æåñò-
êîñòè óìåíüøàåòñÿ ÷èñëî è àìïëèòóäà ñêà÷êîâ.  ýêñ-
ïåðèìåíòàõ íà æåñòêîé äåôîðìàöèîííîé óñòàíîâêå
«Èíñòðîí» (æåñòêîñòü 2,5�107 Í/ì) ïðè 4,2 Ê íà ñïëà-
âå AMã6 ïîêàçàíî, ÷òî ïðè ïåðåõîäå îò ðåæèìà ïîñòî-
ÿííîé ñêîðîñòè äåôîðìèðîâàíèÿ ê ðåæèìó ïîñòîÿí-
íîé ñêîðîñòè íàãðóæåíèÿ ÷èñëî ñêà÷êîâ íàãðóçêè
óìåíüøàåòñÿ îò 96 äî 26, à ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå
àìïëèòóäû — îò 27 äî 13 ÌÏà.
Òàêèì îáðàçîì, ïðè ðàññìîòðåíèè ðåçóëüòàòîâ
èçó÷åíèÿ ÍÒÑÄ, èõ àíàëèçà è îñîáåííî ïðè ñðàâíå-
íèè ðåçóëüòàòîâ, ïîëó÷åííûõ ðàçëè÷íûìè àâòîðàìè,
ñëåäóåò ó÷èòûâàòü, ÷òî àìïëèòóäà ñêà÷êà íå çàâèñèò
îò ïàðàìåòðîâ íàãðóæàþùåãî óñòðîéñòâà. Ñ äðóãîé
ñòîðîíû, âðåìÿ ñêà÷êà è ÷èñëî ñêà÷êîâ (ýòà çàêîíî-
ìåðíîñòü èçó÷åíà ìàëî) ÷óâñòâèòåëüíû ê æåñòêîñòè
íàãðóæàþùåãî óñòðîéñòâà. Ïîýòîìó ïðè èçëîæåíèè
ðåçóëüòàòîâ èññëåäîâàíèÿ öåëåñîîáðàçíî ïðèâîäèòü,
ïî âîçìîæíîñòè, çíà÷åíèÿ æåñòêîñòè äåôîðìèðóþùå-
ãî óñòðîéñòâà.
5. Ýôôåêòû ðàçîãðåâà
Ïî÷òè ñðàçó ïîñëå îáíàðóæåíèÿ ÍÒÑÄ áûëî óñòà-
íîâëåíî, ÷òî ñêà÷êè íàïðÿæåíèÿ ñîïðîâîæäàþòñÿ
âñïëåñêàìè òåìïåðàòóðû îáðàçöà. Òàê êàê ýòî ïðè-
íöèïèàëüíûé âîïðîñ, îáðàòèìñÿ ê êîíêðåòíûì ðàáî-
òàì, ÷òîáû ïîíÿòü, êàê ýòî äåëàëîñü è ÷òî ïîëó÷åíî. Â
ðàáîòå [7] ïðÿìûì äîêàçàòåëüñòâîì ðîñòà òåìïåðàòó-
ðû îáðàçöà â ïðîöåññå ÍÒÑÄ ïðè 4,2 Ê ñëóæèë ñâåðõ-
ïðîâîäÿùèé ïåðåõîä â íèîáèè. Äëÿ ýòîãî êàòóøêó èç
íèîáèåâîé ïðîâîëîêè ïîìåùàëè â àêñèàëüíîå îòâåð-
ñòèå ðàäèóñîì 0,3 ìì, êîòîðîå ïðîñâåðëèâàëè â îáðàç-
öå àëþìèíèåâîãî ñïëàâà 24S. Êàòóøêà ïèòàëàñü ïåðå-
ìåííûì òîêîì 2,5 ÊÃö. Ñèãíàë, ïîëó÷åííûé ñ òåì æå
ðàçðåøåíèåì, ÷òî è ñïàä íàãðóçêè, ïîêàçàë, ÷òî â ïðî-
öåññå ÍÒÑÄ, ïðîòåêàþùåé ïðè 4,2 Ê, ÷àñòü íèîáèåâîé
êàòóøêè ïåðåõîäèò â íîðìàëüíîå ñîñòîÿíèå. Ýòî
îçíà÷àåò, ÷òî òåìïåðàòóðà ÷àñòè îáðàçöà, êîòîðàÿ ïðè-
ìûêàëà ê òîé ÷àñòè êàòóøêè, ÷òî ïåðåøëà â íîðìàëü-
íîå ñîñòîÿíèå, ïîäíÿëàñü, ïî êðàéíåé ìåðå, äî 9 Ê.
 ïðåäåëàõ ðàçðåøåíèÿ ðåãèñòðèðóþùåé ñèñòåìû
(10–3 ñ) ñïàäû íàãðóçêè ñîîòâåòñòâîâàëè ïîâûøåíèþ
òåìïåðàòóðû. Âî âñåõ ñëó÷àÿõ ìàëûå ñïàäû íàãðóçêè
îòâå÷àëè ìàëûì ó÷àñòêàì êàòóøêè, íàãðåâàþùèìñÿ
âûøå Òñ, à áîëüøèå ñïàäû — áîëüøèì ó÷àñòêàì.
Ðàçâèòèå ýòèõ èññëåäîâàíèé íà àëþìèíèåâîì ñïëà-
âå 65S ïðîâåäåíî â [16]. Â ýòîé ðàáîòå äëÿ èçìåðåíèÿ
ðàçîãðåâîâ èñïîëüçîâàíà î÷åíü òîíêàÿ òåðìîïàðà (äè-
àìåòð ïðîâîëîêè 0,07 ìì) èç ñïëàâîâ çîëîòî–êîáàëüò
è çîëîòî –ñåðåáðî. Ðàáî÷èé ñïàé òåðìîïàðû âñòàâëÿë-
ñÿ â êàíàâêó â îáðàçöå. Â ýêñïåðèìåíòå îáðàçöû ïîë-
íîñòüþ ïîãðóæàëèñü â æèäêèé ãåëèé, äåôîðìèðîâà-
íèå ïðîèçâîäèëîñü ïðè ñêîðîñòè ðàñòÿæåíèÿ 10–3 ñ–1.
Îäíîâðåìåííî ñ çàïèñüþ êðèâûõ íàãðóçêà–óäëèíåíèå
ñ ýêðàíà îñöèëëîãðàôà îñóùåñòâëÿëàñü êèíîñúåìêà
ïîêàçàíèé òåðìîïàðû. 8–10% ñêà÷êîâ íàãðóçêè ñî-
ïðîâîæäàëèñü ðåçêèì ïîäúåìîì òåìïåðàòóðû äî
45–60 Ê. Ïðèìåðíî ïðè 20% ñêà÷êîâ íàáëþäàëñÿ ìåä-
ëåííûé ðîñò òåìïåðàòóðû ñ çàïàçäûâàíèåì 1–5 ñ. Â
ýòîì ñëó÷àå òåìïåðàòóðà âîçðàñòàëà äî 35–40 Ê. Ïðè
îñòàëüíûõ 70% ñêà÷êîâ íàãðóçêè òåðìîïàðà íå ôèêñè-
ðîâàëà èçìåíåíèå òåìïåðàòóðû îáðàçöà. Åñòåñòâåííî,
â [16] ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî ðåçêèå ïîäúåìû òåìïåðàòóðû
ñîîòâåòñòâóþò ñêà÷êàì íàãðóçêè â ðåçóëüòàòå äå-
ôîðìàöèè âáëèçè òåðìîïàðû. Ñãëàæåííûå âñïëåñ-
êè òåìïåðàòóðû îòíîñÿòñÿ ê ñêà÷êàì äåôîðìàöèè,
ïðîèñõîäÿùèì íå â íåïîñðåäñòâåííîé áëèçîñòè îò
òåðìîïàðû. Íàêîíåö, ñèòóàöèÿ, êîãäà ñêà÷êè íå
ñîïðîâîæäàþòñÿ ðîñòîì òåìïåðàòóðû, îòâå÷àåò äå-
ôîðìàöèîííûì ïðîöåññàì, ïðîèñõîäÿùèì âäàëè îò
òåðìîïàðû.  ýòîì ñëó÷àå òåïëî, âûäåëÿåìîå ïðè
ñêà÷êå, ïî-âèäèìîìó, ðàññåèâàåòñÿ â îõëàæäàþùóþ
ñðåäó, íå äîñòèãíóâ òåðìîïàðû.
Ñåðèÿ ýêñïåðèìåíòîâ ïî èçìåðåíèþ èñòèííîé òåì-
ïåðàòóðû îáðàçöà â ïðîöåññå ïðåðûâèñòîãî ñêîëüæå-
íèÿ ïðîâåäåíà â [80]. Èññëåäîâàíèÿ ïðîâîäèëè íà îá-
ðàçöàõ, ïîìåùåííûõ êàê â íîðìàëüíûé Íå I ïðè 4,2 Ê,
òàê è â ñâåðõòåêó÷èé Íå II íåñêîëüêî íèæå � òî÷êè
(2,18 Ê). Æèäêèé ãåëèé â íîðìàëüíîì è ñâåðõòåêó÷åì
ñîñòîÿíèÿõ îòëè÷àåòñÿ òåïëîïðîâîäíîñòüþ è âÿç-
êîñòüþ. Ýêñïåðèìåíòû ïðîâåäåíû íà íåðæàâåþùåé
ñòàëè 310S, êîòîðàÿ ñòàáèëüíà îòíîñèòåëüíî ìàðòåí-
ñèòíîãî ïðåâðàùåíèÿ. Äëÿ èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû
äåôîðìèðóåìîãî îáðàçöà âäîëü îñè öèëèíäðè÷åñêîãî
îáðàçöà äèàìåòðîì ðàáî÷åé ÷àñòè 6,25 ìì áûëî ïðî-
ñâåðëåíî îòâåðñòèå äèàìåòðîì 2 ìì è äëèíîé 55 ìì
(ïîëíàÿ äëèíà îáðàçöà 80 ìì). Â îòâåðñòèå áûëè
âñòàâëåíû äâå òåðìîïàðû (Au–0,07%Fe, õðîìåëü) ñ
äèàìåòðîì ïðîâîëîê 0,2 ìì, êîòîðûå ôèêñèðîâàëèñü
ëàêîì GE70. Çàòåì îòâåðñòèÿ çàïîëíÿëè ëàêîì äëÿ ïðåä-
îòâðàùåíèÿ ñìåùåíèÿ ñïàÿ â êèïÿùåì æèäêîì ãåëèè.
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9 883
Êîíòàêò ìåæäó ðàáî÷èì ñïàåì è îáðàçöîì êîíòðîëè-
ðîâàëñÿ ïî èçìåðåíèþ ýëåêòðîñîïðîòèâëåíèÿ. Ýêñïå-
ðèìåíòû ïðîâîäèëè ïðè ñêîðîñòÿõ äåôîðìèðîâàíèÿ
3,3�10–4 ñ–1 èëè 3,3�10–2 ñ–1. Íà ðèñ. 2 ïîêàçàíû êðè-
âûå èñòèííîå íàïðÿæåíèå–èñòèííàÿ äåôîðìàöèÿ è
êðèâûå äåôîðìàöèîííîé çàâèñèìîñòè âíóòðåííåé
òåìïåðàòóðû îáðàçöà â Íå I è Íå II. Â äàííîì ýêñ-
ïåðèìåíòå ñêîðîñòü äåôîðìèðîâàíèÿ ñîñòàâëÿëà
3,3�10–4 ñ–1. Îò÷åòëèâî âèäíî, ÷òî êàæäûé ñêà÷îê
íàïðÿæåíèÿ ñîïðîâîæäàëñÿ ðîñòîì òåìïåðàòóðû è
ñðàâíèòåëüíî ìåäëåííûì (çà ñåêóíäó) âîçâðàùåíèåì
ê òåìïåðàòóðå îõëàæäàþùåé ñðåäû. Âåëè÷èíû ñêà÷-
êîâ òåìïåðàòóðû èçìåíÿëèñü â øèðîêèõ ïðåäåëàõ, â
ñðåäíåì âîçðàñòàÿ ñ ðîñòîì äåôîðìàöèè. Ìàêñèìàëü-
íî òåìïåðàòóðà ïîâûøàëàñü îò 4,2 äî 50 Ê, ìèíèìàëü-
íî — îò 4,2 äî 10 Ê. Âèäíî òàêæå, ÷òî â Íå II ñ áîëåå
âûñîêîé îõëàæäàþùåé ñïîñîáíîñòüþ è ïðè áîëåå
íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ ÷èñëî ñêà÷êîâ óâåëè÷èâàåòñÿ ïî
ñðàâíåíèþ ñ ýêñïåðèìåíòîì â Íå I. Ïðè ýòîì íåñêîëü-
êî óìåíüøàåòñÿ àìïëèòóäà ñêà÷êîâ íàïðÿæåíèÿ.
Àíàëîãè÷íûì ìåòîäîì èçìåðÿëè âñïëåñêè òåìïå-
ðàòóðû â ïðîöåññå ÍÒÑÄ ðÿäà ñïëàâîâ è ñòàëåé:
ñïëàâû Fe–13 âåñ.% Ni [83] è Al–4,73 âåñ.% Mg
(5083-O) [83], íåðæàâåþùèå ñòàëè 304L [82,83], 310S
[80,83], âûñîêîìàðãàíöîâèñòàÿ ñòàëü [84]. Òåìïåðà-
òóðíûå ýôôåêòû òàêæå èçó÷åíû ïðè ñæàòèè âûñîêî-
÷èñòûõ ìîíîêðèñòàëëîâ òàíòàëà ïðè 4,2 Ê [45].
Ýêñïåðèìåíòû ïðîâåäåíû íà îáðàçöàõ â ôîðìå ïàðàë-
ëåëåïèïåäà ñ ðàçìåðàìè 7,5
2
2 ìì ïðè ñêîðîñòè
äåôîðìèðîâàíèÿ 1�10–4 ñ–1. Ïîìèìî îáû÷íîé ðåãèñ-
òðàöèè êðèâîé íàïðÿæåíèå–äåôîðìàöèÿ ñêà÷êè íà-
ïðÿæåíèÿ çàïèñûâàëèñü ñ ïîìîùüþ âûñîêî÷óâñòâè-
òåëüíîãî ïðîâîëî÷íîãî äàò÷èêà, çàêðåïëåííîãî íà
òÿíóùåì øòîêå. Îäíîâðåìåííî çàïèñûâàëè òåìïåðà-
òóðó îáðàçöà, èçìåðÿåìóþ òåðìîïàðîé AuCo–Cu,
òî÷å÷íî ïðèâàðåííîé ê ïîâåðõíîñòè îáðàçöà ïîñåðå-
äèíå ðàáî÷åé ÷àñòè. Íà ðèñ. 3 ïîêàçàí çàðåãèñòðèðî-
âàííûé îäèíî÷íûé ñêà÷îê íàïðÿæåíèÿ è êðèâàÿ èçìå-
íåíèÿ òåìïåðàòóðû. Â îäèíàêîâîé âðåìåííîé øêàëå
ñêà÷îê íàïðÿæåíèÿ èçîáðàæàåòñÿ âåðòèêàëüíîé ëèíè-
åé, à òåìïåðàòóðíûé ðîñò ïðîèñõîäèò ìåíåå ðåçêî.
Èçìåðåíèÿ àìïëèòóä ñêà÷êîâ è âåëè÷èí ïîäúåìà òåì-
ïåðàòóðû ïîêàçàëè, ÷òî, ÷åì áîëüøå àìïëèòóäà ñêà÷-
êà, òåì âûøå ïîäúåì òåìïåðàòóðû.
Âåñüìà òîíêèå ýêñïåðèìåíòû áûëè ïðîâåäåíû íà
ïîëèêðèñòàëëàõ ñïëàâîâ ìåäü–íèêåëü (Cu72–Ni28)
[55]. Äåôîðìàöèÿ ðàñòÿæåíèåì îñóùåñòâëÿëàñü â
êðèîñòàòå, äåôîðìèðóåìàÿ ÷àñòü áûëà îêðóæåíà âà-
êóóìîì. Äëÿ èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû ê îáðàçöàì áûëè
884 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9
Â.Â. Ïóñòîâàëîâ
He I
He II
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
Èñòèííàÿ äåôîðìàöèÿ
T
T
T
,
Ê
Èñòèííàÿ äåôîðìàöèÿ
�
,
1
0
Ì
Ï
à
3
0,5
1,0
1,5
2,0
2
10
20
30
40
50
4
10
20
30
40
50
T
,
Ê
�
0
�
,
1
0
Ì
Ï
à
3
0,5
1,0
1,5
2,0
�
Ðèñ. 2. Êðèâûå èñòèííîå íàïðÿæåíèå–èñòèííàÿ äåôîðìà-
öèÿ è òåìïåðàòóðà–èñòèííàÿ äåôîðìàöèÿ íåðæàâåþùåé
ñòàëè 310S ïðè ñêîðîñòè äåôîðìàöèè 3,3�10
–4
ñ
–1
[80].
0,1 c
60
65
70
75
80
85
90
95
10
0
20
30
40
50
60
70
t
T
,
K
2
1�
,
1
0
Ì
Ï
à
Ðèñ. 3. Êðèâûå ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ (1) è òåìïåðàòóðíîãî
ðîñòà (2) ýëåìåíòàðíîãî ñêà÷êà ïðè äåôîðìèðîâàíèè ìîíî-
êðèñòàëëîâ òàíòàëà ñî ñêîðîñòüþ 1�10
–4
ñ
–1
ïðè 4,2 Ê [45].
ïðèïàÿíû îäèí èëè äâà ãåðìàíèåâûõ òåðìîìåòðà ñî-
ïðîòèâëåíèÿ. Ïåðâîíà÷àëüíî áûëà èçìåðåíà íåñòàöè-
îíàðíàÿ äèôôåðåíöèàëüíàÿ òåìïåðàòóðà ìåæäó äâó-
ìÿ òåðìîìåòðàìè ñ ìåäëåííûì îòêëèêîì. Ðåçóëüòàòû
ïðîàíàëèçèðîâàíû ñ ïîìîùüþ ñïåöèàëüíûõ ìåòîäîâ
[96], êîòîðûå ïîêàçàëè, ÷òî âñïëåñêè òåìïåðàòóðû
ïðè ÑÄ ïðîèñõîäÿò çà ñ÷åò äåéñòâèÿ ìãíîâåííûõ èñ-
òî÷íèêîâ òåïëà, ïîëîæåíèå êîòîðûõ õàîòè÷íî. Çàòåì
îáðàçåö, ïðîÿâëÿþùèé ïðåðûâèñòîå ñêîëüæåíèå, ðàç-
ãðóæàëñÿ, îòîãðåâàëñÿ, âûäåðæèâàëñÿ íåñêîëüêî äíåé
ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå è ñíîâà íàãðóæàëñÿ ïðè
íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ. Ïðè ýòîì ïðåðûâèñòîå ñêîëü-
æåíèå ðàâíîìåðíî ðàñïðîñòðàíÿëîñü ïî îáðàçöó. Â
ýòèõ óñëîâèÿõ áûëà çàðåãèñòðèðîâàíà ïîñëåäîâàòåëü-
íîñòü ñêîëüæåíèé ïî ñèãíàëàì áûñòðîäåéñòâóþùåãî
ãåðìàíèåâîãî òåðìîìåòðà ñîïðîòèâëåíèÿ, ïðèïàÿííî-
ãî ê öåíòðó îáðàçöà. Ðåãèñòðèðóåìàÿ ïîñëåäîâàòåëü-
íîñòü òåìïåðàòóðíûõ âñïëåñêîâ è ñêà÷êîâ íàïðÿæå-
íèÿ îêàçàëàñü ñëåäóþùåé. Åñëè ñêà÷êîîáðàçíîå
ñêîëüæåíèå ïðîèñõîäèëî âáëèçè êîíöîâ îáðàçöà, òî
ðîñò òåìïåðàòóðû, íàáëþäàåìûé â öåíòðå, ãäå ïðè-
êðåïëåí òåðìîìåòð, áûë ìàë. Åñëè ìåñòî ñêîëüæåíèÿ
ñîâïàäàëî ñ ïîëîæåíèåì òåðìîìåòðà, òî íàáëþäàå-
ìûé ðîñò áûë ìàêñèìàëåí è òåìïåðàòóðà äîñòèãàëà
9,7 Ê, à ñ ïîïðàâêîé íà òåïëîåìêîñòü îáðàçöà — 10 Ê
ïðè èñõîäíîé òåìïåðàòóðå 4,2 Ê.
 ðàññìîòðåííûõ âûøå ñëó÷àÿõ èçó÷åíèÿ òåìïå-
ðàòóðíûõ ýôôåêòîâ ôèêñèðîâàëñÿ òåìïåðàòóðíûé
âñïëåñê è îïðåäåëÿëàñü âåëè÷èíà ðàçîãðåâà. Îäíàêî
äëÿ èçó÷åíèÿ êèíåòèêè òåìïåðàòóðíûõ èçìåíåíèé,
ïî-âèäèìîìó, íå õâàòàëî ðàçðåøåíèÿ. Â ðàáîòå [97] â
êà÷åñòâå äàò÷èêà òåìïåðàòóðû ñ âûñîêèì ðàçðåøåíè-
åì èñïîëüçîâàëè ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà äåôîðìèðóå-
ìîãî ìàòåðèàëà. Òàêàÿ âîçìîæíîñòü áûëà ðåàëèçîâàíà
ïðè îïðåäåëåíèè ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè ñòàëåé
Õ18Í20 è Õ18Í25, êîòîðûå ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ
èìåþò ñèëüíóþ òåìïåðàòóðíóþ çàâèñèìîñòü ìàãíèò-
íîé âîñïðèèì÷èâîñòè. Ýòà îñîáåííîñòü áûëà èñïîëü-
çîâàíà äëÿ èçó÷åíèÿ òåïëîâûõ ýôôåêòîâ ïðè ÍÒÑÄ.
Âûáðàííûå ñòàëè íå èñïûòûâàþò ìàðòåíñèòíûõ ïðå-
âðàùåíèé íè ïðè îõëàæäåíèè, íè ïðè ïëàñòè÷åñêîé
äåôîðìàöèè, ÷òî ïîçâîëÿëî íàáëþäàòü èçó÷àåìûå
ïðîöåññû â ÷èñòîì âèäå. Îäíîâðåìåííî ðåãèñòðèðî-
âàëè âðåìåííûå çàâèñèìîñòè ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷è-
âîñòè è íàãðóçêè Ð, êîòîðûå ïåðåñòðàèâàëè â çàâè-
ñèìîñòè ���� è Ð���. Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ
èçó÷åííûõ ñòàëåé, íàáëþäàâøàÿñÿ ïðè 4,2 Ê, ñîïðî-
âîæäàåòñÿ ñêà÷êîîáðàçíûì èçìåíåíèåì ìàãíèòíîé
âîñïðèèì÷èâîñòè (ðèñ. 4). Ïðè ñïàäå íàãðóçêè ðåçêîå
âîçðàñòàíèå âîñïðèèì÷èâîñòè, êàê ïîêàçàëè ñïåöè-
àëüíûå ðàñ÷åòû, îáóñëîâëåíî êðàòêîâðåìåííûì ïî-
âûøåíèåì òåìïåðàòóðû. Îñöèëëîãðàììû çàâèñèìî-
ñòåé Ð(t) è �(t) îäèíî÷íîãî ñêà÷êà ïîêàçàëè, ÷òî
ñíèæåíèå äåôîðìèðóþùåãî íàïðÿæåíèÿ ïðîèñõîäèò
çà 3,5 –1ñ. Âîçðàñòàíèå � íàáëþäàåòñÿ ñðàçó çà ñðûâîì
íàãðóçêè, ïðè÷åì ìàêñèìóì � äîñòèãàåò ïðèìåðíî ÷å-
ðåç 0,15 ñ, à ê èñõîäíîìó çíà÷åíèþ âîçâðàùàåòñÿ ÷å-
ðåç 0,3 ñ.
 ðàáîòå [98] îñóùåñòâëåíà ñèíõðîííàÿ ñ çàïèñüþ
êðèâîé äåôîðìàöèè ðåãèñòðàöèÿ âåëè÷èí, õàðàêòåðè-
çóþùèõ òåìïåðàòóðó è ýëåêòðîííîå ñîñòîÿíèå îáðàçöà
â õîäå ñêà÷êà äåôîðìàöèè. Èññëåäîâàíèÿ ïðîâåäåíû
íà ìîíîêðèñòàëëàõ Nb ñ îòíîøåíèåì ýëåêòðîñîïðî-
òèâëåíèé R293K/R4,2K = 150–200. Îáðàçöû äåôîðìèðî-
âàëè ñæàòèåì ñ ïîñòîÿííîé ñêîðîñòüþ 10–4 ñ–1 ïðè
òåìïåðàòóðå 4,2 Ê â àòìîñôåðå ãàçîîáðàçíîãî ãåëèÿ.
Äëÿ ïîëó÷åíèÿ èíôîðìàöèè î êèíåòèêå èçìåíåíèÿ
òåìïåðàòóðû è ýëåêòðîííîãî ñîñòîÿíèÿ êðèñòàëëà â
õîäå ñêà÷êîâ äåôîðìàöèè ðàçðàáîòàíà ìåòîäèêà èçìå-
ðåíèÿ ýôôåêòèâíîé ãëóáèíû ïðîíèêíîâåíèÿ � â îáðà-
çåö ìàëîãî âûñîêî÷àñòîòíîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ò.å. â
êà÷åñòâå òåðìîìåòðà èñïîëüçîâàëè ñàì èññëåäóåìûé
îáðàçåö. Ìåòîä îáëàäàåò âûñîêîé ðàçðåøàþùåé ñïî-
ñîáíîñòüþ ïî âðåìåíè ( 10 ìêñ). Ïëàñòè÷åñêàÿ äå-
ôîðìàöèÿ èññëåäóåìûõ îáðàçöîâ ïðè 4,2 Ê ïðîòåêàëà
èñêëþ÷èòåëüíî ñêà÷êîîáðàçíî. Êàæäûé ñêà÷îê îòâå-
÷àë âîçíèêíîâåíèþ ïîëîñû êàòàñòðîôè÷åñêîãî ñäâè-
ãà (ÏÊÑ) øèðèíîé 0,2–0,5 ìì è óäåëüíûì ñäâèãîì
1–3 ïî ñèñòåìå ( )[ ]21 1 111 . Ñèíõðîííûå îñöèëëîãðàì-
ìû ��t�� �(t) è ïàäåíèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî íàïðÿæåíèÿ
U(t) âî âðåìÿ ñêà÷êà ïîçâîëèëè äåòàëüíî èçó÷èòü êè-
íåòèêó ïðîöåññà ïàäåíèÿ äåôîðìèðóþùåãî íàïðÿæå-
íèÿ è èçìåíåíèÿ òåìïåðàòóðû âî âðåìÿ ñêà÷êà. Áûëî
îïðåäåëåíî ïåðâîå õàðàêòåðíîå âðåìÿ ïðîöåññà t1 =
= 0,6 ìc, â òå÷åíèå êîòîðîãî ïðîèñõîäèò ïåðåõîä âñåãî
îáðàçöà èç ñâåðõïðîâîäÿùåãî (S) â íîðìàëüíîå (N)
ñîñòîÿíèå çà ñ÷åò òåïëà, âûäåëÿåìîãî â ïîëîñå ñêîëü-
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9 885
8
0
M
a
Ï
6
0
M
a
Ï
1 ìèí
0
,0
0
2
0
,0
1
t
à á
�
�
Ðèñ. 4. Èçìåíåíèå íàïðÿæåíèÿ è ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷è-
âîñòè ñòàëåé Õ18Í20 (à) è Õ18Í25 (á) â ïðîöåññå ñêà÷êî-
îáðàçíîé äåôîðìàöèè ïðè 4,2 Ê [97].
æåíèÿ. Èçìåðåíèå çàâèñèìîñòåé ��t� è �(t) ïîçâîëèëî
ïîñòðîèòü çàâèñèìîñòü Ò(t) âî âðåìÿ ñêà÷êà. Òèïè÷-
íàÿ äëÿ èññëåäóåìûõ ìîíîêðèñòàëëîâ çàâèñèìîñòü
Ò(t) ïðèâåäåíà íà ðèñ. 5. Îíà ïîçâîëÿåò âûäåëèòü åùå
äâà õàðàêòåðíûõ âðåìåíè: t2 = 50–100 ìñ, â òå÷åíèå
êîòîðîãî äîñòèãàåòñÿ ìàêñèìóì íà êðèâîé Ò(t), ñî-
ñòàâëÿþùèé 40 Ê, è t3 = 4,5 ñ, â òå÷åíèå êîòîðîãî çà
ñ÷åò îõëàæäåíèÿ îáðàçåö âîçâðàùàåòñÿ â S-ñîñòîÿíèå.
Ïîëó÷åííàÿ çàâèñèìîñòü ïîçâîëèëà àâòîðàì ïðåäëî-
æèòü êàðòèíó ðàçâèòèÿ è ðåëàêñàöèè òåïëîâûõ âîçìó-
ùåíèé âî âðåìÿ ñêà÷êîâ, ÷òî èëëþñòðèðóåò ðèñ. 6. Ïðè
t � 0,1 ìñ âñå òåïëî, âûäåëåííîå â ïðîöåññå ñêà÷êà, ëî-
êàëèçîâàíî âáëèçè è â äåéñòâóþùåé ïîëîñå ñêîëüæå-
íèÿ. Â ðåçóëüòàòå ðàçìûòèÿ òåïëîâîãî èìïóëüñà ðà-
çîãðåâ ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ ïî âñåìó êðèñòàëëó. Ïðè t �
= 0,1 ìñ ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ ïðåêðàùàåòñÿ,
îäíàêî ñîõðàíÿåòñÿ íåîäíîðîäíîå òåìïåðàòóðíîå ïî-
ëå, ê ìîìåíòó t2 (ìàêñèìàëüíàÿ T) òåïëî ðàâíîìåðíî
ðàñïðåäåëÿåòñÿ âäîëü âñåãî îáðàçöà. Íà÷èíàÿ ñ ýòîãî
ìîìåíòà, ðåãèñòðèðóåòñÿ èñòèííàÿ òåìïåðàòóðà êðèñ-
òàëëà. Òàê êàê ðàññ÷èòàííàÿ ìàêñèìàëüíàÿ òåìïåðàòó-
ðà îáðàçöà ïðè ñêà÷êå â àäèàáàòè÷åñêîì ïðèáëèæåíèè
áëèçêà ê ýêñïåðèìåíòàëüíûì çíà÷åíèÿì Òmax, ýòî ìî-
æåò îçíà÷àòü, ÷òî àäèàáàòè÷åñêèå óñëîâèÿ ñîõðàíÿþò-
ñÿ äàæå ê ìîìåíòó 50 ìñ � t2 � 100 ìc. Òàêèì îáðàçîì,
òåïëî âåñüìà äîëãî îñòàåòñÿ â îáðàçöå, ïîýòîìó
îõëàæäàþùàÿ ñðåäà íå äîëæíà îêàçûâàòü âëèÿíèå íà
ïðîöåññ äåôîðìàöèè. Àäèàáàòè÷íîñòü ïðîöåññà, ïî
êðàéíåé ìåðå äî Òmax, îçíà÷àåò, ÷òî àäèàáàòè÷íîñòü
ìîæåò áûòü è â ïîëîñå ñêîëüæåíèÿ. Åñëè ýòî òàê, òî â
ïîëîñå ñêîëüæåíèÿ øèðèíîé 0,2–0,5 ìì ëîêàëüíàÿ
òåìïåðàòóðà ìîæåò äîñòèãàòü 200–250 Ê.
Ðàññìîòðåííûå âûøå ðàáîòû âûïîëíåíû ïðè ñðàâ-
íèòåëüíî íåáîëüøèõ ñêîðîñòÿõ äåôîðìàöèè ( 10–4ñ–1).
 íåñêîëüêèõ ðàáîòàõ àíàëîãè÷íûå èçìåðåíèÿ
âûïîëíåíû ïðè áîëåå âûñîêèõ ñêîðîñòÿõ äåôîðìèðî-
âàíèÿ. Íå êàñàÿñü âîïðîñîâ âëèÿíèÿ ñêîðîñòè íà ñêà÷-
êîîáðàçíóþ äåôîðìàöèþ, ÷åìó ïîñâÿùåí îòäåëüíûé
ðàçäåë, ðàññìîòðèì ýôôåêòû ðàçîãðåâà. Â [80] èññëå-
äîâàíû òðè àóñòåíèòíûå íåðæàâåþùèå ñòàëè 310S,
316LN è 304L, ðàçëè÷àþùèåñÿ âåëè÷èíîé ïðåäåëà
òåêó÷åñòè è àóñòåíèòíîé ñòàáèëüíîñòüþ. Ñêîðîñòè
äåôîðìèðîâàíèÿ èçìåíÿëèñü îò 4,4 �10–5 ñ–1 äî
8,8�10–3 ñ–1. Èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû îñóùåñòâëÿëèñü
òåðìîïàðîé, ïðèêðåïëåííîé ê öåíòðàëüíîé ÷àñòè ïî-
âåðõíîñòè îáðàçöà. Ýêñïåðèìåíòû ïðîâîäèëè íà îá-
ðàçöàõ, ïîãðóæåííûõ â æèäêèé ãåëèé. Ïðè ñêîðîñòÿõ
äåôîðìèðîâàíèÿ ìåíüøèõ 4,4�10–3 ñ–1, ïîäîáíî òîìó,
÷òî íàáëþäàëîñü äðóãèìè àâòîðàìè (ðèñ. 2), êàæäîìó
ñêà÷êó íàãðóçêè ñîîòâåòñòâóåò âñïëåñê òåìïåðàòóðû.
Ïðè ñêîðîñòÿõ 4,4�10–3 ñ–1 è âûøå õàðàêòåð êðèâîé
ðàñòÿæåíèÿ íà÷èíàåò ìåíÿòüñÿ. Âìåñòî ñêà÷êîîáðàç-
íîé äåôîðìàöèè íàáëþäàåòñÿ âîëíîîáðàçíàÿ êðèâàÿ.
Ñ ðîñòîì ñêîðîñòè äåôîðìèðîâàíèÿ ìåíÿåòñÿ õàðàêòåð
òåìïåðàòóðíûõ ñèãíàëîâ. Ïðè ñêîðîñòè 8,8�10–5 ñ–1
êàæäîìó ñêà÷êó íàãðóçêè îòâå÷àåò ðåçêèé ðîñò òåì-
ïåðàòóðû, ïðè ñêîðîñòè 2,2�10–3 ñ–1 êàæäîìó ñêà÷êó
íàãðóçêè îòâå÷àåò îòíîñèòåëüíî ïëàâíûé ïîäúåì òåì-
ïåðàòóðû. Ïðè ñêîðîñòè 4,4�10–3 ñ–1 âìåñòî ñêà÷êîâ
íàïðÿæåíèÿ íàáëþäàåòñÿ íåîäíîðîäíîñòü êðèâîé
äåôîðìèðîâàíèÿ, òåìïåðàòóðà ïîâåðõíîñòè îáðàçöà
÷àñòî âîçðàñòàåò, íî àìïëèòóäà ýòèõ ïîäúåìîâ áîëü-
øå, ÷åì ïðè ñêîðîñòè 2,2�10–3 ñ–1. Íàêîíåö, ïðè ñàìîé
áîëüøîé ñêîðîñòè 8,8�10–3 ñ–1íàáëþäàåòñÿ âîëíî-
îáðàçíàÿ êðèâàÿ äåôîðìèðîâàíèÿ. Òåìïåðàòóðíûå
ïîäúåìû ïðîèñõîäÿò íà ôîíå ïåðâîíà÷àëüíîãî ðàç-
îãðåâà îáðàçöà ïðèìåðíî äî 50 Ê.
Ïðè åùå áîëüøèõ ñêîðîñòÿõ äåôîðìèðîâàíèÿ
âûïîëíåíû èññëåäîâàíèÿ ïðè 4,2 Ê â [62,69]. Â ðàáîòå
[69] èçó÷àëè õðîìîíèêåëåâóþ ñòàëü 12Õ18Í10Ò è àëþ-
ìèíèåâûé ñïëàâ ÀÌã6. Òåìïåðàòóðó îáðàçöà ôèêñè-
ðîâàëè ñ ïîìîùüþ òåðìîïðåîáðàçîâàòåëÿ ÒÑÀÄ2-1à.
886 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9
Â.Â. Ïóñòîâàëîâ
1 2 3 4
20
40
t, c
T
,
K
t3
t1 t2
Ðèñ. 5. Çàâèñèìîñòü òåìïåðàòóðû îáðàçöà îò âðåìåíè ñ
ìîìåíòà íà÷àëà ñêà÷êà äåôîðìàöèè. Ìîíîêðèñòàëë íèî-
áèÿ, 4,2 Ê, ñêîðîñòü äåôîðìèðîâàíèÿ 10
–4
ñ
–1
, ñðåäà ãàçî-
îáðàçíîãî ãåëèÿ [98].
Îáðàçåö
Tmax
X
Tc
T
t � 0,1ìñ
t1
t2
t3
Ðèñ. 6. Âèä ðàñïðåäåëåíèé òåìïåðàòóðû âäîëü äëèíû îá-
ðàçöà â ðàçëè÷íûå ìîìåíòû âðåìåíè. Ìîíîêðèñòàëë íèî-
áèÿ, 4,2 Ê, ñêîðîñòü äåôîðìèðîâàíèÿ 10
–4
ñ
–1
, ñðåäà ãàçî-
îáðàçíîãî ãåëèÿ [98].
Ïîìåùåííûé âî ôòîðîïëàñòîâóþ êàïñóëó äàò÷èê òåð-
ìîïðåîáðàçîâàòåëÿ óñòàíàâëèâàëè íà ïîâåðõíîñòè â
öåíòðå ðàáî÷åãî ó÷àñòêà îáðàçöà. Êàïñóëà îáåñïå÷è-
âàëà íàäåæíóþ èçîëÿöèþ äàò÷èêà îò îêðóæàþùåé
ñðåäû. Òåðìîïðåîáðàçîâàòåëü äàííîãî òèïà â èíòåð-
âàëå 77–4,2 Ê îáëàäàåò ìàëîé èíåðöèîííîñòüþ è âû-
ñîêîé òî÷íîñòüþ (�0,05 Ê).  ýêñïåðèìåíòå ñèíõðîí-
íî ñ êðèâîé äåôîðìèðîâàíèÿ çàïèñûâàëàñü êðèâàÿ
òåìïåðàòóðû îáðàçöà â ìåñòå êðåïëåíèÿ äàò÷èêà. Êàê
ïîêàçàë ýêñïåðèìåíò, çîíû ïðåðûâèñòîãî òå÷åíèÿ
â îáùåì ñëó÷àå íå ñîâïàäàþò ñ ìåñòîì óñòàíîâêè
äàò÷èêà. Ýêñïåðèìåíòû ïðîâîäèëè ïðè íåñêîëüêèõ
âûñîêèõ ñêîðîñòÿõ äåôîðìèðîâàíèÿ: 0,28 �10–3;
0 , 2 8 �1 0 – 2 ; 0 , 5 6 �1 0 – 2 ; 0 , 8 3 �1 0 – 2 ; 0 , 1 4 �1 0 – 1 è
0,28�10–1 ñ–1. Íà ðèñ. 7 ïðèâåäåíû êðèâûå ðàñòÿæå-
íèÿ, ñîâìåùåííûå ñ òåìïåðàòóðíûìè êðèâûìè. Ïðè
ñêîðîñòÿõ äåôîðìèðîâàíèÿ 0,28�10–3 è 0,28�10–2 ñ–1
ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ ïðîèñõîäèò èñêëþ÷èòåëü-
íî ñêà÷êîîáðàçíî. ×èñëî ñêà÷êîâ ñ ðîñòîì äåôîðìà-
öèè äîñòèãàåò 60. Âåëè÷èíà ñêà÷êîâ òåìïåðàòóðû ðàñ-
òåò, äîñòèãàÿ ìàêñèìóìà (20 Ê) â ìîìåíò ðàçðûâà. Ïðè
ñêîðîñòè 0,56�10–2 ñ–1 ìàòåðèàë â îñíîâíîì äåôîð-
ìèðóåòñÿ ñêà÷êîîáðàçíî (ïðèìåðíî 20 ñêà÷êîâ). Òåì-
ïåðàòóðà òàêæå èçìåíÿåòñÿ ñêà÷êîîáðàçíî, ðåçêî ïî-
âûøàÿñü â ìîìåíò ñêà÷êà.  ïðîìåæóòêå ìåæäó
ñêà÷êàìè îáðàçåö óñïåâàåò îõëàäèòüñÿ äî 4,2 Ê. Íàè-
áîëüøèé ðîñò òåìïåðàòóðû ïðîèñõîäèò ïðè ðàçðóøå-
íèè (18 Ê). Ïðè åùå áóëüøèõ ñêîðîñòÿõ êàðòèíà äå-
ôîðìèðîâàíèÿ è ðàçîãðåâîâ ñóùåñòâåííî ìåíÿåòñÿ.
Ïðè ñêîðîñòÿõ 0,14�10–2 ñ–1 íà êðèâîé äåôîðìèðîâà-
íèÿ íàáëþäàåòñÿ âñåãî 7 ñêà÷êîâ, ïðè÷åì âåñüìà ìà-
ëûõ ïî àìïëèòóäå. Òåìïåðàòóðà îáðàçöà â îáëàñòè
óïðóãîé äåôîðìàöèè ìîíîòîííî âîçðàñòàåò äî15 Ê, à
çàòåì ïëàâíî èçìåíÿåòñÿ â ðàçíûå ñòîðîíû â ïðåäåëàõ
12–19 Ê. Òåìïåðàòóðíûå èçìåíåíèÿ íèêàê íå ñêîððå-
ëèðîâàíû ñî ñêà÷êàìè. Ïðè ñêîðîñòè 0,28�10–1 ñ–1 íà-
ïðÿæåíèå, íå ñ÷èòàÿ íà÷àëüíûé çóá òåêó÷åñòè, âîçðàñ-
òàåò ñ äåôîðìàöèåé ìîíîòîííî. Òåìïåðàòóðà îáðàçöà
òàêæå ìîíîòîííî óâåëè÷èâàåòñÿ, äîñòèãàÿ 25 Ê ïðè
ðàçðóøåíèè. Â îáðàçöàõ èç ñïëàâà ÀÌã6 êàðòèíà äå-
ôîðìèðîâàíèÿ ñ ðîñòîì ñêîðîñòè äåôîðìàöèè êà÷åñò-
âåííî àíàëîãè÷íà îïèñàííîé âûøå. Îòëè÷èå ñîñòîèò
â òîì, ÷òî â ñïëàâå ÀÌã6 ïðè ìàêñèìàëüíûõ ñêîðîñ-
òÿõ äåôîðìèðîâàíèÿ íà ôîíå ïëàâíîãî ðîñòà òåìïåðà-
òóðû íàáëþäàþòñÿ âñïëåñêè òåìïåðàòóðû â íåñêîëüêî
ãðàäóñîâ.
 ðàáîòå [62] ýêñïåðèìåíò, ïîäîáíûé [69], ïðîâåäåí
íà òèòàíîâûõ ñïëàâàõ. Èññëåäîâàëè ÂÒ5-1 (�-ñïëàâ) è
ÂÒ4 (ïñåâäî �-ñïëàâ). Ïðè âñåõ îòëè÷èÿõ ìåõàíè÷åñ-
êèõ õàðàêòåðèñòèê òèòàíîâûõ ñïëàâîâ îò ïàðàìåòðîâ
ñòàëåé è ñïëàâîâ (ñì. [69]) çàêîíîìåðíîñòè òåìïåðà-
òóðíûõ ýôôåêòîâ òå æå ñàìûå. Ïî ìåðå òîãî êàê ñ ðîñ-
òîì ñêîðîñòè äåôîðìàöèè èñ÷åçàåò ÑÄ, òåìïåðàòóð-
íûå âñïëåñêè ñìåíÿþòñÿ îáùèì ðàçîãðåâîì îáðàçöà.
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9 887
T
T T
T
500
1000
0
10 20 30 40
0
10 20 30 40 0
10 20 30 40
0
3010
20
10
0
20
30
0
20
10
30
0
20
10
30
0
20
10
30
40
T
,
Ê
T
,
Ê
T
,
Ê
T
,
Ê
1500
500
1000
1500
500
1000
1500
500
1000
1500
�
,
Ì
Ï
à
�
,
Ì
Ï
à
�
,
Ì
Ï
à
�
,
Ì
Ï
à
�, % �, %
�, %�, %
à á
â ã
�
�
�
�
Ðèñ. 7. Êðèâûå ðàñòÿæåíèÿ è òåìïåðàòóðû îáðàçöà ñòàëè 12Õ18Í10Ò ïðè ðàçíûõ ñêîðîñòÿõ äåôîðìèðîâàíèÿ ��, ñ
–1
:
0,28�10
–1
(à); 0,14�10
–1
(á); 0,56�10
–2
(â); 0,28�10
–3
(ã) è òåìïåðàòóðå 4,2 Ê â ñðåäå æèäêîãî ãåëèÿ [69].
Äëÿ àíàëèçà òåïëîâûõ ïðîöåññîâ, ïðîòåêàþùèõ â ñèñ-
òåìå îáðàçåö–ãåëèé, è óñòàíîâëåíèÿ èõ ñâÿçè ñ íàáëþ-
äàåìûìè çàêîíîìåðíîñòÿìè â [62,69] îïðåäåëåíû
òàêæå ýíåðãåòè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ïðîöåññà. Îïðå-
äåëÿëàñü ìîùíîñòü òåïëîâîãî ïîòîêà N, âîçíèêàþùåãî
ïðè ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè â ìîìåíò íà÷àëà ÑÄ,
ñ÷èòàëîñü, ÷òî 60% ðàáîòû äåôîðìàöèè ïåðåõîäèò
â òåïëî. Ñîîòâåòñòâóþùèå âåëè÷èíû ïðèâåäåíû â
òàáë. 2. Ñîãëàñíî êðèâîé òåìïåðàòóðû êèïåíèÿ ãåëèÿ, â
îáëàñòè ïóçûðüêîâîãî êèïåíèÿ ïðè òåìïåðàòóðíîì íà-
ïîðå �T � 1 Ê ìàêñèìàëüíàÿ ïëîòíîñòü òåïëîâîãî ïîòî-
êà ñ ïîâåðõíîñòè îáðàçöà qcr ñîñòàâëÿåò 0,8 Âò/ñì2.
Äëÿ êîíêðåòíûõ óñëîâèé ýêñïåðèìåíòà ìîùíîñòü òåï-
ëîâîãî ïîòîêà, îòâîäèìîãî æèäêèì ãåëèåì, N
He
0 8, ñî-
ñòàâëÿåò 3,02–3,36 Âò. Äëÿ óñòàíîâëåíèÿ ñâÿçè ìåæäó
òåïëîâûäåëåíèÿìè è ÑÄ ñðàâíèâàëè ñèòóàöèè ïðè ðàç-
ëè÷íûõ ñêîðîñòÿõ äåôîðìàöèè.  ñòàëè 12Õ18Í10Ò
÷èñëî ñêà÷êîâ è èõ ìàêñèìàëüíàÿ àìïëèòóäà ïðàêòè-
÷åñêè íå èçìåíÿëèñü ñ èçìåíåíèåì ñêîðîñòè. Ìîù-
íîñòü òåïëîâîãî ïîòîêà ïðè ýòèõ ñêîðîñòÿõ èçìåíÿ-
ëàñü îò 0,05 (0,28�10–3 ñ–1) äî 0,45 Âò (0,45�10–2 ñ–1),
÷òî ñóùåñòâåííî ìåíüøå N
He
0 8, = 3,02 Âò, ò.å. ïðè ýòèõ
ñêîðîñòÿõ îáåñïå÷èâàåòñÿ áûñòðûé îòâîä òåïëà. Îä-
íàêî ïðè ñêîðîñòè 0,56�10–2 ñ–1 õàðàêòåð äåôîðìèðî-
âàíèÿ íà÷èíàåò ìåíÿòüñÿ. Óìåíüøàåòñÿ ÷èñëî ñêà÷êîâ
è èõ àìïëèòóäà, ñíèæàåòñÿ ñêîðîñòü èçìåíåíèÿ òåì-
ïåðàòóðû (ðàçîãðåâ è îõëàæäåíèå äî 4,2 Ê ïðîèñõîäèò
çà 1–2 ñ). Òàêèå èçìåíåíèÿ ñâÿçûâàþòñÿ ñ óâåëè÷åíè-
åì ìîùíîñòè òåïëîâîãî ïîòîêà (äî 0,85 Âò), çíà÷åíèÿ
êîòîðîãî ïðèáëèæàþòñÿ ê çíà÷åíèÿì ìîùíîñòè, êî-
òîðàÿ ìîæåò áûòü îòâåäåíà îõëàæäàþùåé ñðåäîé.
Ïðè åùå áîëüøèõ ñêîðîñòÿõ ìîùíîñòü òåïëîâîãî ïî-
òîêà ïðè äåôîðìàöèè ñîñòàâëÿåò îò 2,42 (0,14�10–1ñ –1)
äî 4,75 Âò (0,28�10–1 ñ–1), ÷òî ëèáî áëèçêî, ëèáî ïðåâû-
øàåò ìîùíîñòü òåïëîâîãî ïîòîêà, îòâîäèìîãî æèäêèì
ãåëèåì. Â ðåçóëüòàòå ïðè ñêîðîñòè 0,04�10–1 ñ–1 íà-
áëþäàåòñÿ âñåãî íåñêîëüêî ìåëêèõ ñêà÷êîâ. Òåìïåðà-
òóðà îáðàçöà ïëàâíî âîçðàñòàåò, à çàòåì êîëåáëåòñÿ
âáëèçè 12–18 Ê. Ïðè ñêîðîñòè 0,28�10–1 ñ–1, êðîìå çó-
áà òåêó÷åñòè, ñêà÷êè íå íàáëþäàþòñÿ, à òåìïåðàòóðà
ìîíîòîííî âîçðàñòàåò äî 25 Ê.
 ðàáîòå [62] çàôèêñèðîâàíî, ÷òî ñêà÷êè òåìïåðàòó-
ðû ñëåäóþò ïîçæå ñêà÷êîâ íàïðÿæåíèÿ. Ïðè èññëåäîâà-
íèè òèòàíîâûõ ñïëàâîâ íàáëþäàëèñü íåçíà÷èòåëüíûå
ïî âåëè÷èíå âñïëåñêè òåìïåðàòóðû (1–2 Ê), êîòîðûå
èìåþò ìåñòî äàæå ïðè ìîíîòîííîì äåôîðìèðîâàíèè íà
ó÷àñòêàõ êðèâîé, íåïîñðåäñòâåííî ïðåäøåñòâóþùèõ
íà÷àëó ÑÄ. Òàêèì îáðàçîì, ïðè ñêîðîñòÿõ äåôîðìèðî-
888 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9
Â.Â. Ïóñòîâàëîâ
Òàáëèöà 2. Õàðàêòåðèñòèêè ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè, âåëè÷èíû ïàðàìåòðîâ êðèâûõ ðàñòÿæåíèÿ è ýíåðãåòè÷åñêèå õàðàêòå-
ðèñòèêè ïðîöåññà äåôîðìàöèè íåêîòîðûõ êîíñòðóêöèîííûõ ñïëàâîâ ïðè 4,2 Ê [62, 69].
Ñêîðîñòü äåôîðìàöèè, ñ
–1
�0,2, ÌÏà �s, ÌÏà �, � �ñr, ÌÏà
×èñëî
ñêà÷êîâ
��max, ÌÏà N
A
0 6, , Âò N
He
0 8, ,Âò Ññûëêà
Òèòàíîâûé ñïëàâ ÎÒ-4
0,28�10
–3 1341 1455 5,8 1341 11 312 0,067 3,360
[69]
0,28�10
–2 1341 1455 5,7 1341 11 312 0,672 3,360
0,56�10
–2 1326 1453 6,7 1326 8 304 1,489 3,360
0,83�10
–2 1327 1367 8,2 1326 3 67 2,000 3,360
0,14�10
–1 1340 1354 5,8 – – – 3,400 3,360
Òèòàíîâûé ñïëàâ ÂÒ5-1
0,28�10
–3 5 194 0,068 3,360
[69]
0,28�10
–2 5 182 0,676 3,360
0,83�10
–2 – – 2,010 3,360
0,14�10
–1 – – 3,410 3,360
Àóñòåíèòíàÿ ñòàëü 12Õ18Í10Ò
0,28�10
–3 750 1800 30 850 59 428 0,05 3,020
[62]
0,28�10
–2 720 1800 30 850 59 510 0,45 3,020
0,56�10
–2 710 1650 30 850 20 163 0,85 3,020
0,83�10
–2 710 1450 28 850 – – – 3,020
0,14�10
–1 690 1420 27 850 7 73 2,42 3,020
0,28�10
–1 710 1400 27 850 – – 4,75 3,020
Àëþìèíèåâûé ñïëàâ ÀÌã6
0,28�10
–2 200 535 20 190 214 32 0,14 3,020
[62]0,14�10
–1 200 500 17 190 27 12 0,71 3,020
0,28�10
–1
200 500 22 420 3 5 1,36 3,020
âàíèÿ 10–3–10–5ñ–1, ãäå ÑÄ ðåãèñòðèðóåòñÿ íàèáîëåå îò-
÷åòëèâî, êàæäîìó ñêà÷êó îòâå÷àåò ñêà÷îê òåìïåðàòóðû,
êîòîðûé ÿâëÿåòñÿ ñëåäñòâèåì ëîêàëüíîãî ðàçîãðåâà îá-
ðàçöà áåç ñîîòâåòñòâóþùåãî îòâîäà òåïëà.
6. Îñíîâíûå çàêîíîìåðíîñòè
Äëÿ âûÿñíåíèÿ ïðèðîäû è ìåõàíèçìîâ ÍÒÑÄ âåñü-
ìà ñóùåñòâåííî êàê ìîæíî áîëåå ïîëíî îïðåäåëèòü
îñíîâíûå çàêîíîìåðíîñòè äàííîãî ÿâëåíèÿ.
6.1. Âëèÿíèå òåìïåðàòóðû è ñêîðîñòè
äåôîðìèðîâàíèÿ. Îáëàñòü ñóùåñòâîâàíèÿ
ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ â ìåòàëëàõ è ñïëàâàõ
íàáëþäàåòñÿ, íà÷èíàÿ ñ îïðåäåëåííîé íèçêîé òåìïåðà-
òóðû. Ñïåöèàëüíî èçó÷åíèå ýòîãî âîïðîñà ïðàêòè÷åñêè
íå ïðîâîäèëè, íî ïî ìåðå ðàçëè÷íûõ èññëåäîâàíèé
êðèâûõ äåôîðìèðîâàíèÿ ïðè ðàçíûõ òåìïåðàòóðàõ íà-
êàïëèâàëèñü ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå î òåìïåðàòó-
ðå íà÷àëà ÑÄ. Îïðåäåëèòü ýòó òåìïåðàòóðó âåñüìà
ñëîæíî, òàê êàê íåò êðèòåðèÿ, ÷òî ñ÷èòàòü íà÷àëîì
ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè — òî ëè íàëè÷èå óæå
îäíîãî ñêà÷êà íà êðèâîé äåôîðìèðîâàíèÿ, òî ëè íå-
ñêîëüêèõ ñêà÷êîâ.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðèçíàêîì ñó-
ùåñòâîâàíèÿ ÑÄ ñ÷èòàåòñÿ ïðèñóòñòâèå íåñêîëüêèõ
ñêà÷êîâ. Êðîìå òîãî, òåìïåðàòóðà íà÷àëà ÑÄ ìîæåò
çàâèñåòü îò ÷óâñòâèòåëüíîñòè ðåãèñòðèðóþùåé àïïà-
ðàòóðû, ÷èñòîòû ìàòåðèàëà, âèäà äåôîðìàöèè, ñêî-
ðîñòè äåôîðìèðîâàíèÿ, ñòðóêòóðû êðèñòàëëà, à â
ñëó÷àå ìîíîêðèñòàëëà — îò îðèåíòàöèè. Èç âñåãî ñêà-
çàííîãî ñëåäóåò, ÷òî òåìïåðàòóðà íà÷àëà ÑÄ — âåëè-
÷èíà ïðèáëèçèòåëüíàÿ. Ïîëüçóÿñü òàáë. 1, îöåíèì âå-
ëè÷èíû ýòèõ òåìïåðàòóð. Äëÿ àëþìèíèÿ ÷èñòîòîé
99,5% òåìïåðàòóðà íà÷àëà ÑÄ íàõîäèòñÿ âáëèçè 4,2 Ê
(ðèñ. 8). Â óñëîâèÿõ ñæàòèÿ ýòà òåìïåðàòóðà ñîñòàâëÿ-
ëà 10 Ê [21].  ìåäè òåìïåðàòóðà íà÷àëà ÑÄ ñîñòàâëÿ-
åò 8,5 Ê; â íèêåëå — ~20 Ê; â ñâèíöå — 3–3,5 Ê; â ñå-
ðåáðå — 4,2 Ê; â íèîáèè — 4,2–20 Ê; â òàíòàëå —
1,6 Ê; â òèòàíå — 1,7–20 Ê; â êàäìèè — 1,6 Ê. Â ñïëà-
âàõ, êàê ïðàâèëî, ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ íà÷èíà-
åòñÿ ïðè áîëåå âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ. Íàïðèìåð, â
ñïëàâàõ ìåäü–áåðèëëèé ÑÄ íà÷èíàåòñÿ ïðè 12,5 Ê, â
àëþìèíèåâûõ ñïëàâàõ — ïðè 6–12 Ê, â ìîíîêðèñòàë-
ëàõ ìåäü–íèêåëü ÑÄ ìîæåò íà÷èíàòüñÿ ïðè 25 Ê, â
ñïëàâå òèòàí–êèñëîðîä (0,6 àò.% Î) òåìïåðàòóðà íà÷à-
ëà ÑÄ ñîñòàâëÿëà 29 Ê. Â ðåçóëüòàòå ïîäðîáíûõ èñ-
ñëåäîâàíèé îïðåäåëåíî äîâîëüíî òî÷íî íà÷àëî ÑÄ
(ðèñ. 9) [79]: â ïîëèêðèñòàëëàõ ïðîìûøëåííîé àóñòå-
íèòíîé ìåòàñòàáèëüíîé ñòàëè ÑÄ íà÷èíàåòñÿ ïðè
36 Ê, â ïðîìûøëåííîé ñòàëè 316LN — ïðè 34 Ê, â
ïðîìûøëåííîé ñòàëè CSUS-JN1 — ïðè 35 Ê. Ìàêñè-
ìàëüíàÿ òåìïåðàòóðà íà÷àëà ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîð-
ìàöèè 90 Ê íàáëþäàëàñü â ìîíîêðèñòàëëàõ ñîñòàðåí-
íîãî ñïëàâà Cu–3,2% Au–0,3% Co [73]. Èç òàáë. 1
õîðîøî âèäíî, ÷òî òåìïåðàòóðà íà÷àëà ÑÄ ìåíÿåòñÿ â
çàâèñèìîñòè îò ïàðàìåòðîâ ýêñïåðèìåíòà è õàðàêòå-
ðèñòèê èññëåäóåìîãî ìàòåðèàëà. Â îïðåäåëåííîé ñòå-
ïåíè ýòè èçìåíåíèÿ îòðàæàþò âëèÿíèå ðàçëè÷íûõ
ôàêòîðîâ íà ïðîÿâëåíèå ÑÄ.
Ïåðâîíà÷àëüíî èçó÷åíèå ñêîðîñòíûõ çàâèñèìîñ-
òåé áûëî ñâÿçàíî ñ êà÷åñòâåííîé ïðîâåðêîé òåïëîâîé
ãèïîòåçû, òàê êàê ñ èçìåíåíèåì ñêîðîñòè äåôîðìèðî-
âàíèÿ èçìåíÿåòñÿ êîëè÷åñòâî òåïëîâîé ýíåðãèè, âû-
äåëÿåìîé â îáðàçöå â åäèíèöó âðåìåíè. Â ðàáîòå [99]
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9 889
4,2 Ê
1,4 Ê
10 ÌÏà
0,25 ìì
�
�
�
�
Ðèñ. 8. Ó÷àñòêè êðèâûõ ðàñòÿæåíèÿ ïîëèêðèñòàëëîâ àëþ-
ìèíèÿ ÷èñòîòîé 99,5% ïðè ðàçíûõ òåìïåðàòóðàõ, ïîçâîëÿ-
þùèå îöåíèòü òåìïåðàòóðó ïîÿâëåíèÿ ñêà÷êîîáðàçíîé äå-
ôîðìàöèè [18].
0,10 0,2 0,3 0,4 0,5
Äåôîðìàöèÿ
0,8
1 0,
1 5,
0,8
1 0,
1 5,
0,8
1 0,
1 5,
1 0,
0,8
1 5,
7 Ê
15 Ê
25 Ê
34 Ê
Í
àï
ð
ÿ
æ
åí
è
å,
Ì
Ï
à
1
0
3
Ðèñ. 9. Êðèâûå íàïðÿæåíèå–äåôîðìàöèÿ íåðæàâåþùåé ñòà-
ëè 316LN ïðè ðàçëè÷íûõ òåìïåðàòóðàõ, �� = 2,4�10
–4
ñ
–1
[79].
ïðè 1,3 Ê èçó÷àëè ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèé àëþìèíèé
÷èñòîòîé 99,3%, äåôîðìèðóåìûé ðàñòÿæåíèåì ñ ðàç-
ëè÷íîé ïîñòîÿííîé ñêîðîñòüþ. Ñðåäíèé ðàçìåð çåðíà
ñîñòàâëÿë 100 ìêì. Äëÿ óñèëåíèÿ ýôôåêòà ÑÄ èñïîëü-
çîâàëè íåîòîææåííûå (íàêëåïàííûå) îáðàçöû. Ýêñïå-
ðèìåíòû ïðîâîäèëè ïðè òðåõ ñêîðîñòÿõ äåôîðìàöèè
îò 2�10–5 ñ–1 äî 1�10–2 ñ–1. Ñ ðîñòîì ñêîðîñòè äåôîðìà-
öèè êðèâûå ðàñòÿæåíèÿ ïðèîáðåòàþò âîëíîîáðàçíûé
õàðàêòåð, à çàòåì ñòàíîâÿòñÿ ñêà÷êîîáðàçíûìè.
Àìïëèòóäà ñêà÷êîâ ìåíÿåòñÿ, à èõ ÷èñëî óâåëè÷èâàåò-
ñÿ â òðè ðàçà. Ïðè òåìïåðàòóðå 1,3 Ê èçìåíÿåòñÿ õà-
ðàêòåð ñêîðîñòíîé çàâèñèìîñòè ïðåäåëà òåêó÷åñòè ïî
ñðàâíåíèþ ñ òåì, ÷òî íàáëþäàëñÿ ïðè áîëåå âûñîêèõ
òåìïåðàòóðàõ. Ïðåäåë òåêó÷åñòè ïîíèæàåòñÿ ñ ðîñòîì
ñêîðîñòè äåôîðìàöèè.
Äåòàëüíîå èññëåäîâàíèå ñêîðîñòíûõ çàâèñèìîñòåé
ïàðàìåòðîâ ÑÄ è íåêîòîðûõ ïàðàìåòðîâ êðèâûõ ðàñ-
òÿæåíèÿ ìîíîêðèñòàëëîâ àëþìèíèÿ ïðîâåäåíî â ðà-
áîòàõ [23,25]. Ìîíîêðèñòàëëû àëþìèíèÿ ÷èñòîòîé
99,5% ñ îðèåíòàöèåé îñè ðàñòÿæåíèÿ âáëèçè [111],
[110] è [100] è ÷èñòîòîé 99,99% ñ îðèåíòàöèåé âáëèçè
[111] äåôîðìèðîâàëèñü ðàñòÿæåíèåì ñ ïîñòîÿííîé ñêî-
ðîñòüþ. Ñêîðîñòè äåôîðìàöèè ñîñòàâëÿëè 2,5�10–5;
3�10–4; 7�10–4; 7�10–3 è 7�10–2 ñ–1; ò.å. èçìåíÿëèñü â
ïðåäåëàõ 3,5 ïîðÿäêà. Áûëè ïîëó÷åíû ïîëíûå êðèâûå
ðàñòÿæåíèÿ ïðè 1,4 Ê, ãäå íàáëþäàåòñÿ ðàçâèòàÿ ÑÄ,
îïðåäåëåíû îñíîâíûå ïàðàìåòðû êðèâîé (êðèòè÷åñ-
êîå íàïðÿæåíèå ñäâèãà �0, íàïðÿæåíèå íà÷àëà âòîðîé
è òðåòüåé ñòàäèé �II è �III) è ïîñòðîåíû ñêîðîñòíûå çà-
âèñèìîñòè. Âî âñåì èçó÷åííîì èíòåðâàëå ñêîðîñòåé
ýòè ïàðàìåòðû íå çàâèñÿò îò ñêîðîñòè äåôîðìàöèè.
Íà ðèñ. 10 ïðèâåäåíû ó÷àñòêè êðèâûõ ðàñòÿæåíèÿ, îò-
âå÷àþùèõ ÑÄ. Âèäíî, ÷òî, íà÷èíàÿ ñ �� = 7�10–3 c–1,
èçìåíÿåòñÿ âèä ñêà÷êîâ è ðåçêî óìåíüøàåòñÿ èõ àìï-
ëèòóäà. Ïðè ñêîðîñòè 7�10–2 ñ–1 ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîð-
ìàöèÿ íå íàáëþäàåòñÿ, ò.å. ñ ðîñòîì ñêîðîñòè ÑÄ èñ-
÷åçàåò.
Äåòàëüíîå èññëåäîâàíèå ñêîðîñòíîé çàâèñèìîñòè
ÑÄ ïðîâåäåíî íà ñïëàâå Cu–14 àò.% Al â [65,66,91].
Ïðè ýòîì îïðåäåëÿëè òåìïåðàòóðíûå è ñêîðîñòíûå
ãðàíèöû ïðîÿâëåíèÿ ÑÄ ìîíî- è ïîëèêðèñòàëëîâ
Cu–14 àò.% Al. Äëÿ ýòîãî ìîíîêðèñòàëëû ïðåäâà-
ðèòåëüíî äåôîðìèðîâàëè ïðè 4,2 Ê äî äåôîðìàöèè
�l/l = 2 è äåôîðìèðóþùåãî íàïðÿæåíèÿ � = 1000 ÌÏà,
ãäå äåôîðìàöèÿ ïðîòåêàëà ñêà÷êîîáðàçíî. Ïðèãîòîâ-
ëåííûé òàêèì îáðàçîì îáðàçåö íà÷èíàëè äåôîðìèðî-
âàòü ïðè ôèêñèðîâàííîé òåìïåðàòóðå (â èíòåðâàëå
4,2–30 Ê) è ìèíèìàëüíîé ñêîðîñòè 2�10–6 ñ–1. Çàòåì
ñêîðîñòü ïëàâíî óâåëè÷èâàëè, ïðè ýòîì ôèêñèðîâàëè
ñêîðîñòü, ïðè êîòîðîé ïîÿâëÿþòñÿ ñêà÷êè, èíòåðâàë
ñêîðîñòåé, ãäå äåôîðìàöèÿ ñêà÷êîîáðàçíà, è ñêî-
ðîñòü, êîãäà ñêà÷êè èñ÷åçàþò. Òàêèì ñïîñîáîì äëÿ
äàííîãî ñïëàâà áûëà ïîëó÷åíà òåìïåðàòóðíî-ñêî-
ðîñòíàÿ äèàãðàììà ñóùåñòâîâàíèÿ ÑÄ (ðèñ. 11). Âèä-
íî, ÷òî â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 6–24 Ê â ìîíîêðèñ-
òàëëàõ ñóùåñòâóþò äâå êðèòè÷åñêèå ñêîðîñòè äåôîð-
ìèðîâàíèÿ, íèæíÿÿ �� l è âåðõíÿÿ �� u , ìåæäó êîòîðûìè
äåôîðìàöèÿ ñêà÷êîîáðàçíà. Ïðè Ò � 25 Ê íå óäàåòñÿ
íàáëþäàòü ñêà÷êè â èññëåäîâàííîì èíòåðâàëå ñêîðîñ-
òåé äåôîðìèðîâàíèÿ.
Íèæíÿÿ êðèòè÷åñêàÿ ñêîðîñòü ñóùåñòâåííî óâåëè-
÷èâàåòñÿ ñ ðîñòîì òåìïåðàòóðû, îñîáåííî â èíòåðâàëå
6–15 Ê, â òî âðåìÿ êàê âåðõíÿÿ ñêîðîñòü ñëàáî çàâèñèò
îò òåìïåðàòóðû, óìåíüøàÿñü ñ åå óâåëè÷åíèåì. Àâ-
òîðû ðàáîò [65,66] îòìå÷àþò, ÷òî èçìåðåíèÿ ïðè
Ò < 15 Ê äàþò ñóùåñòâåííûé ðàçáðîñ â çíà÷åíèÿõ �� l
(òî÷êè, ïðèâåäåííûå íà ðèñ. 11, îòâå÷àþò ìèíèìàëü-
íîìó çíà÷åíèþ ��, ïðè êîòîðîì íà êðèâîé äåôîðìèðî-
âàíèÿ íàáëþäàåòñÿ õîòÿ áû îäèí ñêà÷îê). Ïðè ôèêñè-
890 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9
Â.Â. Ïóñòîâàëîâ
a
á
�
�
�
�
� �= 2,5 10 c
–5 –1�
�� �= 3 10 c
–4 –1
�� �= 7 10 c
–4 –1
� �= 7 10 c
–3 –1�
� �= 7 10 c
–2 –1�
�� �= 7 10 c
–4 –1
� �= 7 10 c
–2 –1�
Ðèñ. 10. Ó÷àñòêè êðèâûõ ðàñòÿæåíèÿ àëþìèíèÿ ÷èñòîòîé
99% ïðè ðàçëè÷íûõ ñêîðîñòÿõ äåôîðìèðîâàíèÿ: ìîíî-
êðèñòàëëû ñ îñüþ ðàñòÿæåíèÿ âáëèçè [111] (à); ïîëèêðèñ-
òàëëû (á) [23,25].
ðîâàííîé òåìïåðàòóðå â õîäå óâåëè÷åíèÿ �� îò �� l äî �� u
àìïëèòóäà ñêà÷êîâ ïðàêòè÷åñêè íå èçìåíÿëàñü, íî
âîçðàñòàëà èõ ÷àñòîòà. Ïðè äîñòèæåíèè �� u ñêîëüæå-
íèå ñòàíîâèòñÿ ïëàâíûì, à óðîâåíü íàïðÿæåíèÿ, ðàâ-
íûì ñðåäíåìó óðîâíþ íàïðÿæåíèÿ ïðè ñêà÷êîîáðàç-
íîé äåôîðìàöèè (âñòàâêà íà ðèñ. 11). Ïðè 4,2 Ê
íèæíþþ êðèòè÷åñêóþ ñêîðîñòü èçìåðèòü íå óäàëîñü,
à âåðõíÿÿ êðèòè÷åñêàÿ ñêîðîñòü �� è îêàçàëàñü íå÷óâ-
ñòâèòåëüíîé ê òèïó îõëàæäàþùåé ñðåäû (æèäêîñòü,
ãàç).
Ïîñëåäóþùèå ðàáîòû, ïðîâåäåííûå íà ðàçëè÷íûõ
ìàòåðèàëàõ ïðè òåìïåðàòóðå êèïåíèÿ æèäêîãî ãåëèÿ,
ïîäòâåðäèëè ôàêò ñóùåñòâîâàíèÿ âåðõíåé êðèòè÷åñ-
êîé ñêîðîñòè.  ðàáîòå [72] ïðè 4 Ê èçó÷åíî âëèÿíèå
ñêîðîñòè äåôîðìàöèè îò 4,4�10–6 ñ–1 äî 8,8�10–3 ñ–1 íà
õàðàêòåðèñòèêè ðàñòÿæåíèÿ òðåõ àóñòåíèòíûõ íåðæà-
âåþùèõ ñòàëåé. Ñêîðîñòè ìåíüøå 2,2�10–3 ñ–1 íå âëè-
ÿëè íà ïàðàìåòðû êðèâîé ðàñòÿæåíèÿ. Ïðè ñêîðîñòÿõ
äåôîðìàöèè 4,4�10–3 ñ–1 è âûøå íàáëþäàëîñü óìåíü-
øåíèå ïðåäåëà ïðî÷íîñòè ñ ðîñòîì ñêîðîñòè, õîòÿ
ïðåäåë òåêó÷åñòè îêàçàëñÿ íå÷óâñòâèòåëåí ê ñêîðîñ-
òè. Ïðè äâóõ íèçøèõ ñêîðîñòÿõ äåôîðìàöèè ïðåðû-
âèñòîå ñêîëüæåíèå âåñüìà ÿðêî âûðàæåíî. Ïðè áîëåå
âûñîêèõ ñêîðîñòÿõ ÑÄ ìåíåå çàìåòíà, à êðèâûå ðàñòÿ-
æåíèÿ èìåþò âîëíîîáðàçíûé õàðàêòåð.
Ñïåöèàëüíîå èññëåäîâàíèå ñêîðîñòíûõ çàâèñè-
ìîñòåé ïðè ñðàâíèòåëüíî âûñîêèõ ñêîðîñòÿõ äåôîð-
ìèðîâàíèÿ (0,28�10–3 ñ–1–0,28�10–1 ñ–1) ïðîâåäåíî â
[62,69]. Èññëåäîâàíû õðîìîíèêåëåâàÿ àóñòåíèòíàÿ
ñòàëü 12Õ18Í10Ò, àëþìèíèåâûé ñïëàâ ÀÌã6 [62] è
òèòàíîâûå ñïëàâû [69] ïðè 4,2 Ê. Ïðè ñêîðîñòè
0,28�10–1 ñ–1 ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ â ñòàëè ïîë-
íîñòüþ èñ÷åçàåò, íî ñóùåñòâóåò â ôîðìå íåñêîëüêèõ
ñêà÷êîâ â ñïëàâå ÀÌã6.  òèòàíîâîì ñïëàâå ÂÒ5-1
ñêà÷êè èñ÷åçàþò ïðè ñêîðîñòè 0,56�10–2 ñ–1, à â ñïëàâå
ÎÒ-4 ïðè 0,14�10–1 ñ–1. Âñå ïðîâåäåííûå èññëåäî-
âàíèÿ ñêîðîñòíûõ çàâèñèìîñòåé ïîêàçàëè, ÷òî ïðè
âûñîêèõ ñêîðîñòÿõ ( 10–2–10–1 ñ–1) ÑÄ èñ÷åçàåò. Â
ïåðâîì äåòàëüíîì èññëåäîâàíèè [23], â êîòîðîì íà-
áëþäàëîñü èñ÷åçíîâåíèå ÑÄ ïðè âûñîêèõ ñêîðîñòÿõ,
âûñêàçàíî ïðåäïîëîæåíèå, ÷òî ýòî ñâÿçàíî ñ íåäîñòà-
òî÷íîé ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ ðåãèñòðèðóþùåé àïïàðà-
òóðû.
Ïîñëåäóþùèå ðàáîòû ïîêàçàëè, ÷òî èñ÷åçíîâåíèå
ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè ñâÿçàíî ñî ñëîæíûìè òåï-
ëîâûìè ïðîöåññàìè, ïðîèñõîäÿùèìè â äåôîðìèðóå-
ìîì îáðàçöå è íà ãðàíèöå ìåæäó îáðàçöîì è îõëàæäà-
þùåé ñðåäîé. Íàëè÷èå ìèíèìàëüíîé êðèòè÷åñêîé
ñêîðîñòè, íèæå êîòîðîé èñ÷åçàåò ÑÄ, íàáëþäàëîñü
òîëüêî â ðàáîòå [65] è òîëüêî íà îäíîì ìàòåðèàëå —
ñïëàâå Cu–14 àò.% Al. Âîçìîæíî, ÷òî èñ÷åçíîâåíèå ÑÄ
ïðè ìàëûõ ñêîðîñòÿõ ñâÿçàíî ñ ìåòîäèêîé èçìåðåíèÿ,
êîãäà ïðè ôèêñèðîâàííîé òåìïåðàòóðå ïëàâíî óâåëè-
÷èâàåòñÿ ñêîðîñòü. Ñóùåñòâóåò âåðîÿòíîñòü, ÷òî ïðè
ìàëûõ ñêîðîñòÿõ èçìåðåíèÿ ìîãóò îòíîñèòüñÿ ê ó÷àñò-
êó êðèâîé ìåæäó ñêà÷êàìè. Îá ýòîì ñâèäåòåëüñòâóåò
îòñóòñòâèå ìèíèìàëüíîé ñêîðîñòè äåôîðìàöèè ïðè
4,2 Ê è áîëüøîé ðàçáðîñ ïðè áîëåå âûñîêèõ òåìïåðà-
òóðàõ. Äëÿ óáåäèòåëüíîãî äîêàçàòåëüñòâà ñóùåñòâîâà-
íèÿ ìèíèìàëüíîé ñêîðîñòè íåîáõîäèìî ïîëó÷åíèå
ïîëíîé êðèâîé äåôîðìèðîâàíèÿ â òîì èíòåðâàëå ñêî-
ðîñòåé, ãäå, ñîãëàñíî [65], ÑÄ áûòü íå äîëæíî.
6.2. Âëèÿíèå äåôîðìàöèè (íàïðÿæåíèÿ)
Âî âñåõ èññëåäîâàíèÿõ ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìà-
öèè, â êîòîðûõ ñíèìàëèñü ïîëíûå êðèâûå äåôîðìà-
öèè, íàáëþäàëàñü ýâîëþöèÿ ÑÄ â çàâèñèìîñòè îò äå-
ôîðìàöèè è íàïðÿæåíèÿ. Èíîãäà ÑÄ íà÷èíàåòñÿ ñ
îäèíî÷íûõ ñêà÷êîâ, ðàçäåëåííûõ äîñòàòî÷íî ïðîòÿ-
æåííûìè ó÷àñòêàìè ïëàâíîãî ñêîëüæåíèÿ. Ïî ìåðå
äåôîðìèðîâàíèÿ ýòè ó÷àñòêè óìåíüøàþòñÿ, à çàòåì
ñêà÷êè ñëåäóþò íåïðåðûâíî îäèí çà äðóãèì âïëîòü äî
ðàçðóøåíèÿ. Òàêàÿ çàêîíîìåðíîñòü íàáëþäàåòñÿ íà
ðÿäå ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ. Íà ðèñ. 1 è 8 ïîêàçàíà êàðòè-
íà ðàçâèòèÿ ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè â àëþìèíèè.
Èíîãäà ÑÄ íà÷èíàåòñÿ ñ íåïðåðûâíûõ ñêà÷êîâ (ñì.,
íàïðèìåð, ðèñ. 9). Êàê ïðàâèëî, ñðåäíÿÿ àìïëèòóäà
ñêà÷êîâ ðàñòåò ñ ðîñòîì äåôîðìàöèè, îäíàêî ñòåïåíü
ýòîãî ðîñòà ìîæåò çàâèñåòü îò òåìïåðàòóðû.
Íà ðèñ. 12 ïðèâåäåíû çàâèñèìîñòè àìïëèòóäû
ñêà÷êà îò ñòåïåíè äåôîðìàöèè â ñïëàâå Al–3,8 àò.% Li,
ïîëó÷åííûå ïðè ðàçíûõ òåìïåðàòóðàõ. Âèäíî, ÷òî ñ
ïîíèæåíèåì òåìïåðàòóðû ñòåïåíü ðîñòà àìïëèòóäû
ñêà÷êîâ ñ äåôîðìàöèåé óìåíüøàåòñÿ. Ñ óâåëè÷åíèåì
äåôîðìàöèè òàêæå ðàñòåò ÷àñòîòà ñêà÷êîâ íà åäèíèöó
äåôîðìàöèè.  ñëó÷àå, åñëè â êðèñòàëëå âîçìîæíû è
ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ, è äâîéíèêîâàíèå, êàðòè-
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9 891
0 5 10 15 20 25 30
10
–2
10
–3
10
–4
10
–5
10
–6
T, Ê
�� � � � �1 < < < <2 3 4 5
����
� �,
c–
1
Ðèñ. 11. Òåìïåðàòóðíî-ñêîðîñòíàÿ äèàãðàììà îáëàñòè ñóùåñ-
òâîâàíèÿ ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè ìîíîêðèñòàëëîâ ñïëà-
âà Cu–14 àò.% Al. Íà âñòàâêå ïîêàçàíà ñõåìà ýêñïåðèìåíòà,
ïîçâîëèâøåãî îïðåäåëèòü ãðàíèöû íåñòàáèëüíîñòè [65].
íà äåôîðìàöèè, êàê ïîêàçàíî â ýêñïåðèìåíòàõ íà ìî-
íîêðèñòàëëàõ ìåäè [2], ñëåäóþùàÿ. Íà îïðåäåëåííîé
ñòåïåíè äåôîðìàöèè íà÷èíàåòñÿ ÑÄ (ðèñ. 13), êîòîðàÿ
ïðîäîëæàåòñÿ äî ìîìåíòà ðåçêîãî ïàäåíèÿ íàãðóçêè,
ñâÿçàííîãî ñ äâîéíèêîâàíèåì. Çàòåì ïðîèñõîäèò
äâîéíèêîâàíèå, õàðàêòåðèçóþùååñÿ äðóãèì òèïîì
ñêà÷êîâ. Òàê ïðîèñõîäèò äî òåõ ïîð, ïîêà îáðàçåö ïîë-
íîñòüþ íå ñäâîéíèêóåòñÿ. Ïîñëå ýòîãî ñíîâà áóäåò
ïðîèñõîäèòü ÑÄ âïëîòü äî ðàçðóøåíèÿ êðèñòàëëà.
Íåòðóäíî çàìåòèòü, ÷òî àìïëèòóäû ñêà÷êîâ â ÎÖÊ
ìåòàëëàõ èìåþò áóëüøèé ðàçáðîñ, ÷åì çíà÷åíèÿ àì-
ïëèòóä â ÃÖÊ ìåòàëëàõ è ñïëàâàõ. Îáðàòèì âíèìàíèå
íà îäíî íàáëþäåíèå, êîòîðîå îòëè÷àåòñÿ îò íàáëþäå-
íèé, ïðèâåäåííûõ âûøå. Â ýêñïåðèìåíòàõ íà ìîíî-
êðèñòàëëàõ ñïëàâà Sn–0,21 àò.% Cd, êðîìå îïèñàííûõ
âûøå çàêîíîìåðíîñòåé ïðè 0,5 Ê, âáëèçè ðàçðóøåíèÿ
íàáëþäàëîñü îñëàáëåíèå ÑÄ. Íåïðåðûâíàÿ ñêà÷êîîá-
ðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ ïåðåõîäèëà â îäèíî÷íûå ñêà÷êè
(ðèñ. 14) [70].
6.3. Âëèÿíèå îðèåíòàöèè ïðè äåôîðìèðîâàíèè
ìîíîêðèñòàëëîâ
Îðèåíòàöèîííûå çàâèñèìîñòè ïðîÿâëåíèÿ ÑÄ
èçó÷àëè âåñüìà ìàëî. Ýêñïåðèìåíòàëüíîå èññëåäîâà-
íèå ïðîâîäèëîñü íà ìîíîêðèñòàëëàõ àëþìèíèÿ ÷èñòî-
òîé 99,5 % â óñëîâèÿõ ðàñòÿæåíèÿ [22]. Èññëåäîâàëè
òðè ãðóïïû ìîíîêðèñòàëëîâ ñ îðèåíòàöèåé îñè ðàñòÿ-
æåíèÿ âáëèçè [100], [110] è [111]. Ýêñïåðèìåíòû ïðè
4,2 Ê ïîêàçàëè, ÷òî ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ íà-
áëþäàåòñÿ (êàê è â ðàáîòå [100]) òîëüêî â ìîíîêðèñ-
òàëëàõ ñ îñüþ ðàñòÿæåíèÿ âáëèçè [111] (ðèñ. 15). Ïðè
1,3–1,5 Ê íåñòàáèëüíîñòü ïëàñòè÷åñêîãî òå÷åíèÿ íà-
áëþäàåòñÿ íà êðèâûõ ðàñòÿæåíèÿ âñåõ îðèåíòàöèé,
õîòÿ âèäíî (ðèñ. 16), ÷òî ïðè ïåðåõîäå îò îðèåíòàöèè
[100] ê îðèåíòàöèÿì [110] è [111] ÷èñëî ñêà÷êîâ ðåçêî
âîçðàñòàåò. Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ íàèáîëåå
ðàçâèòà äëÿ êðèñòàëëîâ ñ íàèáîëåå æåñòêîé îðèåíòà-
öèåé [111] ñ ìàêñèìàëüíûì äåôîðìèðóþùèì íàïðÿ-
æåíèåì.
Îðèåíòàöèîííàÿ çàâèñèìîñòü ïðîÿâëåíèé ÑÄ íà-
áëþäàëàñü â ìîíîêðèñòàëëàõ íèîáèÿ ñ îñòàòî÷íûì
ñîïðîòèâëåíèåì RRR = 300 [40]. Äåôîðìàöèÿ îñó-
ùåñòâëÿëàñü ðàñòÿæåíèåì ñî ñêîðîñòüþ 1,7�10–4 ñ–1.
Îðèåíòàöèè îñè ðàñòÿæåíèÿ è íàáëþäàåìîé ïëîñêîñ-
òè ñêîëüæåíèÿ õàðàêòåðèçîâàëèñü ïàðàìåòðàìè �, � è
�, ãäå � — óãîë ìåæäó ïåðâè÷íîé ïëîñêîñòüþ [ ]1 01 è
ïëîñêîñòüþ ìàêñèìàëüíîãî ñäâèãîâîãî íàïðÿæåíèÿ,
êîòîðàÿ ñîäåðæèò íàïðàâëåíèå ñêîëüæåíèÿ [111], � —
892 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9
Â.Â. Ïóñòîâàëîâ
10 20 30 40 50 60
2
4
6
8
10
0
1%
5
Ì
Ï
à
T = ,24 Ê
� = 35%
T = 2,2 Ê
T = 0,5 Ê
4,2 Ê
2,2 Ê
0,5 Ê
�, %
�
�
,
Ì
Ï
à
� = 35%
� = 35%
Ðèñ. 12. Çàâèñèìîñòü àìïëèòóäû ñêà÷êîâ �� îò ñòåïåíè
äåôîðìàöèè â ñïëàâå Al–3,8 àò.% Li ïðè ðàçíûõ òåìïåðà-
òóðàõ. Äàííûå ïðè Ò < Tc ïîëó÷åíû â íîðìàëüíîì ñîñòîÿ-
íèè [67].
0
Í
àã
ð
ó
çê
à,
1
0
Í
3
Ïðåðûâèñòîå
ñêîëüæåíèå
Äâîéíèêî-
âàíèå
Ïðåðûâèñòîå
ñêîëüæåíèå
0 25, 0,75 1,00 0,50 1,25 1,50
,2 5
5,0
7,5
10
Îòíîñèòåëüíîå óäëèíåíèå
Ðèñ. 13. Êðèâàÿ íàãðóçêà–óäëèíåíèå ìîíîêðèñòàëëà ìåäè
ñ îðèåíòàöèåé îñè ðàñòÿæåíèÿ, ïðè êîòîðîé ïðîèñõîäèò è
äåôîðìàöèîííîå äâîéíèêîâàíèå, è ñêà÷êîîáðàçíàÿ äå-
ôîðìàöèÿ, Ò = 4,2 Ê [2].
~
~
~
~
~~
0,5 Ê
1,4 Ê
2,9 Ê
4,2 Ê
S
N
N S
0,2 ÌÏà
0,2 ÌÏà
0,2 ÌÏà
0,2 %
0,2 %
0,2 %
0 2 4 6 8
16
20
18
22
18
20
18
22
�, %
�
,
Ì
Ï
à
� �= 6,6 10 c
–5 –1�
Ðèñ. 14. Êðèâûå ðàñòÿæåíèÿ ìîíîêðèñòàëëîâ ñïëàâà îëî-
âî–0,21 àò.% êàäìèÿ, ïîëó÷åííûå â óñëîâèÿõ ðàñòÿæåíèÿ
ïðè ðàçëè÷íûõ òåìïåðàòóðàõ, íîðìàëüíîå ñîñòîÿíèå.
Ýêñïåðèìåíòû ïðè 4,2 Ê è 2,9 Ê ïðîâåäåíû â ãàçîîáðàç-
íîì
3
Íå, ïðè 1,4 è 0,4 Ê — â æèäêîì
3
Íå [70].
óãîë ìåæäó îñüþ ðàñòÿæåíèÿ è íàïðàâëåíèåì [111],
� — óãîë ìåæäó ïëîñêîñòüþ [ ]1 01 è ïëîñêîñòüþ íà-
áëþäåíèÿ ñëåäîâ ñêîëüæåíèÿ. Îðèåíòàöèÿ èññëåäî-
âàííûõ îáðàçöîâ áûëà áëèçêà ê � = 50°. Ïðè � = 30°
ïðè 4,2 Ê íàáëþäàëèñü îáû÷íûå îòäåëüíûå ñêà÷êè
(ðèñ. 17). Îäíàêî ïðè äðóãèõ çíà÷åíèÿõ � äåôîðìàöèÿ
ñîïðîâîæäàëàñü ìíîæåñòâîì áîëüøèõ ñêà÷êîâ íà-
ãðóçêè. Cïåöèàëüíûå ìèêðîñêîïè÷åñêèå íàáëþäåíèÿ
ïîêàçàëè, ÷òî ýòè ñêà÷êè íå îáóñëîâëåíû äâîéíèêîâà-
íèåì. Â êðèñòàëëàõ, ãäå ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ íà-
áëþäàåòñÿ äâîéíèêîâàíèå ïðè îïðåäåëåííûõ îðèåí-
òàöèÿõ (íàïðèìåð, ìåäü [2], èíäèé [54]), êîòîðîå
îïðåäåëåííûì îáðàçîì ïðåðûâàåò ñêà÷êîîáðàçíóþ
äåôîðìàöèþ, òàêæå ñóùåñòâóåò îðèåíòàöèîííàÿ çà-
âèñèìîñòü ÑÄ, íî ÷åðåç îðèåíòàöèîííóþ çàâèñèìîñòü
ïðîÿâëåíèÿ äâîéíèêîâàíèÿ (ñì. 6.2).
6.4. Âëèÿíèå ãðàíèö çåðåí ïðè äåôîðìèðîâàíèè
ïîëèêðèñòàëëîâ
Äëÿ âûÿñíåíèÿ ïðèðîäû ÍÒÑÄ âåñüìà âàæíî ïî-
íÿòü ðîëü ãðàíèö çåðåí â åå ïðîÿâëåíèÿõ. Â ïåðâûõ
ýêñïåðèìåíòàõ íà àëþìèíèè [10–12] ñêà÷êîîáðàçíàÿ
äåôîðìàöèÿ íàáëþäàëàñü íà ïîëèêðèñòàëëàõ, íà îñ-
íîâàíèè ÷åãî ìîãëî âîçíèêíóòü ïðåäñòàâëåíèå îá îñî-
áîé ðîëè ãðàíèö çåðåí ïðè íèçêîòåìïåðàòóðíîé ïëàñ-
òè÷åñêîé äåôîðìàöèè.  ðàáîòå [99] ïðè 1,3 Ê áûëè
èçó÷åíû îòîææåííûå ïîëèêðèñòàëëû àëþìèíèÿ ÷èñ-
òîòîé 99,3%. Çà ñ÷åò îòæèãà, ïðîâåäåííîãî â âàêóóìå,
îáðàçöû èìåëè äâà ðàçëè÷íûõ ðàçìåðà çåðíà. Óâåëè-
÷åíèå ðàçìåðà çåðíà â ïîëòîðà ðàçà ïðèâåëî ê ñóùåñ-
òâåííîìó èçìåíåíèþ â ïðîÿâëåíèè ÑÄ — ÷èñëî
ñêà÷êîâ âîçðîñëî â 4 ðàçà, ïåðâûå ñêà÷êè íà÷àëè ïîÿâ-
ëÿòüñÿ ïðè ìåíüøèõ íàïðÿæåíèÿõ è äåôîðìàöèÿõ.
Âïîñëåäñòâèè [51] ýòîò ðåçóëüòàò îáúÿñíÿëè ñ òî÷êè
çðåíèÿ äèñëîêàöèîííûõ ïðåäñòàâëåíèé ñëåäóþùèì
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9 893
0
100 200
[100][111]
[110]
�, %
�,
Ì
Ï
à
50
100
Ðèñ. 15. Êðèâûå ðàñòÿæåíèÿ ìîíîêðèñòàëëîâ àëþìèíèÿ
÷èñòîòîé 99,5% ñ ðàçëè÷íîé îðèåíòàöèåé îñè ðàñòÿæåíèÿ,
Ò = 4,2 Ê; �� = 10
–4
ñ
–1
[22].
{
{
0,5 ìì
1
3
Ì
Ï
à
[111]
[110]
[100]
�
�
� �
Ðèñ. 16. Ó÷àñòêè êðèâûõ ðàñòÿæåíèÿ ìîíîêðèñòàëëîâ
àëþìèíèÿ c ðàçëè÷íîé îðèåíòàöèåé îñè ðàñòÿæåíèÿ,
Ò = 1,3–1,5 Ê; �� = 10
–4
ñ
–1
[22].
a b
c d
� °= 45
1%
a b c d
500
0
1000
1500
Í
àï
ð
ÿ
æ
åí
è
å,
Ì
Ï
à
Äåôîðìàöèÿ %,
T = 4,2 Ê
e f g
e f g
T = 4,2 Ê
1%
a
á
� � �0
500
0
1000
1500
Í
àï
ð
ÿ
æ
åí
è
å,
Ì
Ï
à
Äåôîðìàöèÿ %,
� °= 45
� �> 0
� �= 0
Ðèñ. 17. Êðèâûå ðàñòÿæåíèÿ ìîíîêðèñòàëëîâ íèîáèÿ ñ
ðàçëè÷íîé îðèåíòàöèåé ïëîñêîñòè ñêîëüæåíèÿ [40].
îáðàçîì. Óâåëè÷åíèå ðàññòîÿíèÿ ìåæäó áàðüåðàìè
(ãðàíèöàìè çåðåí), íà êîòîðûõ çàäåðæèâàþòñÿ äèñëî-
êàöèè, âåäåò ê ïîâûøåíèþ ìîùíîñòè äèñëîêàöèîí-
íûõ ñêîïëåíèé ó ãðàíèö, à ñëåäîâàòåëüíî, ê áîëüøåé
âåðîÿòíîñòè ïðîðûâà ïîñëåäíèõ.
 ðàáîòàõ [18,23] áûëî ïðîâåäåíî äåòàëüíîå èññëå-
äîâàíèå âëèÿíèÿ ãðàíèö çåðåí íà ÑÄ. Èçó÷àëè îáðàç-
öû àëþìèíèÿ ÷èñòîòîé 99,5% îäèíàêîâûõ ðàçìåðîâ ñ
èäåíòè÷íîé õèìè÷åñêîé îáðàáîòêîé ïîâåðõíîñòè.
Ýêñïåðèìåíòû ïðîâîäèëè íà ìîíîêðèñòàëëàõ, áè-
êðèñòàëëàõ, êðóïíîçåðíèñòûõ ïîëèêðèñòàëëàõ (ñðåä-
íèé ðàçìåð çåðíà 5 ìì) è ïîëèêðèñòàëëàõ ñî ñðåäíèì
ðàçìåðîì çåðíà 0,5 è 0,05 ìì. Íà ðèñ. 18 ïðèâåäåíû
ó÷àñòêè ìàêðîñêîïè÷åñêèõ êðèâûõ ðàñòÿæåíèÿ, ãäå
ïðîÿâëÿåòñÿ ÑÄ. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ ñòàòèñòè÷åñêè íàäåæ-
íûõ ðåçóëüòàòîâ òåìïåðàòóðà âûáèðàëàñü êàê ìîæíî
áîëåå íèçêîé (1,4–1,6 Ê), ãäå ñêà÷êîâ íàáëþäàåòñÿ
äîñòàòî÷íî ìíîãî. Èññëåäîâàíî ïî 2–3 îáðàçöà êàæ-
äîãî òèïà. Íåêîòîðûå ïàðàìåòðû êðèâûõ óïðî÷íåíèÿ
è õàðàêòåðèñòèêè ÑÄ ñâåäåíû â òàáë. 3. Èç ðèñóíêà è
òàáëèöû îò÷åòëèâî âèäíî, ÷òî ñ ïåðåõîäîì îò ìîíî-
êðèñòàëëîâ ê ïîëèêðèñòàëëàì, à òàêæå ñ óìåíüøåíè-
åì ðàçìåðîâ çåðåí ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ ñòàíî-
âèòñÿ ìåíåå ðàçâèòîé. Óìåíüøàåòñÿ ÷èñëî ñêà÷êîâ íà
åäèíèöó äåôîðìàöèè, ðåçêî óìåíüøàåòñÿ îáùåå ÷èñ-
ëî ñêà÷êîâ: ÷èñëî ñêà÷êîâ â ïîëèêðèñòàëëàõ — åäèíè-
öû, â ìîíîêðèñòàëëàõ — ñîòíè. Ñ óìåíüøåíèåì ðàç-
ìåðîâ çåðåí óâåëè÷èâàåòñÿ àìïëèòóäà ñêà÷êîâ, â
áîëüøåé ñòåïåíè èçìåíÿþòñÿ ìàêñèìàëüíûå çíà÷åíèÿ
�max, â ìåíüøåé ñòåïåíè — ìèíèìàëüíûå.
 êàêîé-òî ìåðå ïîäîáíûé ðåçóëüòàò ïîëó÷åí íà
ôåððèòå ïðè ðàñòÿæåíèè ïðè 4,2 Ê [6]. Åñëè â îáðàç-
öàõ ñ ðàçìåðîì çåðíà 37 ìêì íà êðèâîé íàáëþäàåòñÿ
äî 20 ñêà÷êîâ íàãðóçêè, ñîñòàâëÿþùèõ 15% îáùåãî
óðîâíÿ, òî â îáðàçöàõ ñ ðàçìåðîì çåðíà 19 ìêì ñêà÷-
êîâ âñåãî 3, à â îáðàçöàõ ñ ðàçìåðîì çåðíà 7 ìêì ìàê-
ðîñêîïè÷åñêèå ñêà÷êè îòñóòñòâóþò. Ïðàâäà, ñ óìåíü-
øåíèåì ðàçìåðà çåðíà â ÎÖÊ ôåððèòå ïðîèñõîäèò
ðåçêîå óìåíüøåíèå âåëè÷èíû ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìà-
öèè âïëîòü äî îõðóï÷èâàíèÿ.
Ýêñïåðèìåíòû íà ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ îáðàçöàõ ñ
ðàçíûì ðàçìåðîì çåðåí â óñëîâèÿõ ðàñòÿæåíèÿ ñïëà-
âîâ Fe–13Ni–3Mo ïðè 4,2 Ê ïðîâåäåíû â [81]. Èñ-
ñëåäîâàíû îáðàçöû ñî ñðåäíèìè ðàçìåðàìè çåðåí
0,03; 0,22 è 1,5 ìì. Ïðè ñêîðîñòÿõ äåôîðìèðîâàíèÿ
4,17�10–3, 4,17�10–4 è 4,17�10–5 ñ–1 êðèâàÿ ðàñòÿæåíèÿ
çà ïðåäåëîì òåêó÷åñòè ïîëíîñòüþ ñîñòîèò èç ñêà÷êîâ
(ðèñ. 19). Çàìåòíîãî âëèÿíèÿ ðàçìåðîâ çåðåí â èçó÷åí-
íîì èíòåðâàëå äèàìåòðîâ çåðåí íå íàáëþäàëîñü.
Ïðèâåäåííûå ðåçóëüòàòû íà àëþìèíèè îçíà÷àþò,
÷òî óâåëè÷åíèå ïîâåðõíîñòè ìåæçåðåííûõ ãðàíèö ñî-
çäàåò â êðèñòàëëå óñëîâèÿ, ïðåïÿòñòâóþùèå ïðîÿâëå-
íèÿì ÑÄ. Îòñþäà ñëåäóåò ïðèíöèïèàëüíûé âûâîä,
÷òî äàííàÿ ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ — îñîáàÿ,
ïðèñóùàÿ êðèñòàëëó íèçêîòåìïåðàòóðíàÿ îñîáåí-
íîñòü ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè.
894 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9
Â.Â. Ïóñòîâàëîâ
1
2
3
0,5ìì
5 2
5
Ì
Ï
à
�
�
�
�
4
Ðèñ. 18. Ó÷àñòêè ñêà÷êîîáðàçíîãî òå÷åíèÿ êðèâûõ ðàñòÿ-
æåíèÿ àëþìèíèÿ ÷èñòîòîé 99,5% ðàçëè÷íîé ìèêðîñòðóê-
òóðû (Ò = 1,4–1,6 Ê). Êðèâûå 1, 2, 3 — ïîëèêðèñòàëëû ñî
ñðåäíèì äèàìåòðîì çåðíà ñîîòâåòñòâåííî 0,05; 0,5; 5 ìì;
4 — áèêðèñòàëë; 5 — ìîíîêðèñòàëë [18,23].
2,6 ìêì 23 ìêì 150 ìêì
4,17 10 ñ�
–2 –1
.
1 6, 7 10 ñ�
–2 –1
.
8 33, 10 ñ�
–3 –1
.
4,17 10 ñ�
–3 –1
.
4,17 10 ñ�
–4 –1
.
4,17 10 ñ�
–5 –1
.
Äåôîðìàöèÿ
1%
0
10
Í
àã
ð
ó
çê
à
ê
Í
,
Ðèñ. 19. Êðèâûå íàãðóçêà–äåôîðìàöèÿ ñïëàâà
Fe–13% Ni–3% Mo íà îáðàçöàõ ñ ðàçëè÷íûì ðàçìåðîì çåð-
íà, ïîëó÷åííûå ïðè ðàçëè÷íûõ ñêîðîñòÿõ äåôîðìèðîâà-
íèÿ [81].
6.5. Âëèÿíèå ÷èñòîòû è ëåãèðîâàíèÿ
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ îêàçàëàñü ÷óâñòâè-
òåëüíîé ê ÷èñòîòå êðèñòàëëà. Áûëè ïðîâåäåíû ýêñïå-
ðèìåíòû íà ìîíîêðèñòàëëàõ àëþìèíèÿ ðàçëè÷íîé ÷èñ-
òîòû. Îðèåíòàöèÿ îñè ðàñòÿæåíèÿ áûëà âáëèçè [111],
òåìïåðàòóðà ýêñïåðèìåíòà ñîñòàâëÿëà 1,4–1,5 Ê, òàê
êàê â ýòèõ óñëîâèÿõ ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ íàè-
áîëåå ðàçâèòà. Òèïè÷íûå ìàêðîñêîïè÷åñêèå êðèâûå
èçó÷åííûõ ìîíîêðèñòàëëîâ ðàçëè÷íîé ñòåïåíè ÷èñòî-
òû ïðèâåäåíû íà ðèñ. 20. Êàê âèäíî, ïîâûøåíèå ÷èñ-
òîòû ìîíîêðèñòàëëîâ àëþìèíèÿ îò 99,5 äî 99,99%
ïðèâîäèò ê ñíèæåíèþ äîëè ÑÄ íà êðèâîé óïðî÷íåíèÿ,
óìåíüøåíèþ ÷èñëà ñêà÷êîâ è ðîñòó íàïðÿæåíèÿ ïåð-
âîãî ñðûâà íàãðóçêè. Â ýêñïåðèìåíòàõ ñ åùå áîëåå
÷èñòûìè ìîíîêðèñòàëëàìè (99,9997%) ñêà÷êîîáðàç-
íàÿ äåôîðìàöèÿ íå íàáëþäàëàñü. Â äàëüíåéøåì âûñî-
êî÷èñòûå ìîíîêðèñòàëëû àëþìèíèÿ äåôîðìèðîâà-
ëèñü ïðè áîëåå íèçêîé òåìïåðàòóðå (0,5 Ê), ïðè ýòîì
ÑÄ òàêæå íå âîçíèêàëà. Â èññëåäîâàííûõ ïîëèêðèñ-
òàëëàõ àëþìèíèÿ òåõ æå ÷èñòîò è áëèçêèõ ìåæäó ñî-
áîé ìèêðîñòðóêòóð â ðåçóëüòàòå âëèÿíèÿ ãðàíèö çå-
ðåí, îáñóæäåííîãî â ðàçäåëå 6.4, ñêà÷êîîáðàçíàÿ
äåôîðìàöèÿ íå íàáëþäàëàñü íå òîëüêî â âûñîêî÷èñ-
òûõ îáðàçöàõ, íî è â àëþìèíèè ÷èñòîòîé 99,99%.
Ñðàâíèòåëüíûå èññëåäîâàíèÿ ïîëèêðèñòàëëîâ àëþ-
ìèíèÿ ÷èñòîòîé 99,994% (ðàçìåð çåðåí 1,0–1,5 ìì) è
÷èñòîòîé 99% (0,3–0,5 ìì) â óñëîâèÿõ ðàñòÿæåíèÿ
ïðè 4,2 Ê ïðîâåäåíû â [15]. Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìà-
öèÿ òåõíè÷åñêîãî àëþìèíèÿ íà÷èíàåòñÿ ïðè 8–9%.
Ïåðâûå ñðûâû íàãðóçêè ÷åðåäóþòñÿ ñ äëèòåëüíûìè
ó÷àñòêàìè ïëàâíîãî òå÷åíèÿ, à ïîñëåäíèå ñêà÷êè ñëå-
äóþò îäèí çà äðóãèì âïëîòü äî ðàçðóøåíèÿ îáðàçöà.
Äåôîðìàöèÿ, ïðèõîäÿùàÿñÿ íà äîëþ ñêà÷êîîáðàçíîé,
ñîñòàâëÿåò 20–25% îò ïîëíîé îäíîðîäíîé äåôîðìà-
öèè. Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ ÷èñòîãî àëþìèíèÿ
ïðîèñõîäèò íåïîñðåäñòâåííî ïåðåä ðàçðóøåíèåì
(40–45% äåôîðìàöèè). Ó÷àñòêè ïëàâíîãî òå÷åíèÿ
ìåæäó ñêà÷êàìè îòñóòñòâóþò íå òîëüêî ïðè 4,2 Ê, íî è
ïðè 2,06 Ê, ïîÿâëÿÿñü òîëüêî ïðè 1,4 Ê. Ñ ïîíèæåíèåì
òåìïåðàòóðû ðàçëè÷èÿ â õàðàêòåðå ÑÄ ñãëàæèâàþòñÿ.
Âåñüìà äåòàëüíîå èññëåäîâàíèå âëèÿíèÿ ÷èñòîòû
íà ÑÄ âûïîëíåíî íà ïîëèêðèñòàëëàõ òèòàíà ñ ðàçëè÷-
íûì ñîäåðæàíèåì êèñëîðîäà (0,06–0,6 àò.%) â âèäå
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9 895
Òàáëèöà 3. Âëèÿíèå ìèêðîñòðóêòóðû íà ñêà÷êîîáðàçíóþ äåôîðìàöèþ àëþìèíèÿ ÷èñòîòîé 99,5%, �� = 1,4�10
–4
ñ
–1
, Ò = 1,4 Ê.
Ñðåäíèé ðàçìåð
çåðíà, ìì
�0, ÌÏà �s, ÌÏà
Íàïðÿæåíèå
ïåðâîãî ñêà÷êà
�j, ÌÏà
Äåôîðìàöèÿ
ïåðâîãî ñêà÷êà
�j, %
Ïðîòÿæåííîñòü
îáëàñòè ñêà÷-
êîâ ê îáùåìó
óäëèíåíèþ, %
×èñëî ñêà÷êîâ
Âåëè÷èíà ñêà÷êà ��
��min, ÌÏà ��màõ, ÌÏà
0,05
32
28,2
30,1 (ñðåäíåå)
305
323
314
253
300
277
39
45,7
~39
36
24
30
6
11
9
20,6
16,2
18,4
29,7
40,6
35,2
0,5
26
32
29 (ñðåäíåå)
234
260
247
217
227
222
37,8
38,2
38
14
18
16 8
6,4
8,5
7,5
20
27,3
23,4
5
20
14,6
17,3 (ñðåäíåå)
233
220
227
164
205
185
32,1
45,8
39
44
13
29
43
13
28
2,5
5,4
4
17
23
20
Áèêðèñòàëëû
ñ ãðàíèöåé âäîëü
îñè ðàñòÿæåíèÿ
16
20,6
18,3 (ñðåäíåå)
215
232
224
170
185
178
38
40,3
39
39
27
33
158
47
103
2,7
11
6,9
11,8
13
12,4
Ìîíîêðèñòàëëû
19
20
18
19 (ñðåäíåå)
280
250
320
283
180
160
190
177
35
30
33
33
48
47
52
49
187
128
150
155
0,47
0,2
0,5
0,36
2,2
2,05
2,4
2,22
99,5%
99,99%
99,9997%
5%
�
�
��
�
1
0
Ì
Ï
à
Ðèñ. 20. Ó÷àñòêè ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè êðèâûõ ðàñòÿ-
æåíèÿ ìîíîêðèñòàëëîâ àëþìèíèÿ ðàçëè÷íîé ÷èñòîòû. Îðè-
åíòàöèÿ îñè ðàñòÿæåíèÿ âáëèçè [111], Ò � 1,4–1,6 Ê [18,23].
ïðèìåñè âíåäðåíèÿ [68]. Îáðàçöû èçãîòàâëèâàëè èç
ïëàñòèí âäîëü ïðîêàòêè. Ïðè ñêîðîñòè 10–4 ñ–1 ñêà÷-
êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ â ÷èñòîì òèòàíå (ñîäåðæàíèå
êèñëîðîäà 0,06 àò.%) âîçíèêàåò íèæå 2 Ê (ðèñ. 21). Â
êîììåð÷åñêè ÷èñòîì òèòàíå (ñîäåðæàíèå êèñëîðîäà
0,3%) îäèíî÷íûå ñêà÷êè íàáëþäàþòñÿ ïðè 20 Ê, íà÷è-
íàÿ ñ 20% äåôîðìàöèè. Ñ óâåëè÷åíèåì ñîäåðæàíèÿ
êèñëîðîäà äî 0,6 àò.% òåìïåðàòóðà íà÷àëà ñêà÷êîîá-
ðàçíîé äåôîðìàöèè óâåëè÷èâàåòñÿ äî � 30 Ê. Îáëàñòü
ðàçâèòîé ÑÄ íàáëþäàåòñÿ íèæå 1,7 Ê (ñîäåðæàíèå
êèñëîðîäà 0,06 àò.%), íèæå 15 Ê (0,3 àò.%), íèæå 20 Ê
(0,6 àò.%).
Èç ïðèâåäåííûõ ýêñïåðèìåíòîâ ñëåäóåò, ÷òî íàëè-
÷èå àòîìîâ ïðèìåñè â êðèñòàëëå ïðèâîäèò ê ñòðóêòó-
ðå, áëàãîïðèÿòíîé äëÿ âîçíèêíîâåíèÿ ÑÄ, ïîâûøåíèÿ
òåìïåðàòóðû åå íà÷àëà è ñíèæåíèÿ êðèòè÷åñêîãî íà-
ïðÿæåíèÿ âîçíèêíîâåíèÿ ñêà÷êîâ.
Ñïåöèàëüíûå èññëåäîâàíèÿ âëèÿíèÿ ëåãèðîâàíèÿ
íà ñêà÷êîîáðàçíóþ äåôîðìàöèþ ïðîâåäåíû íà ñïëà-
âàõ Al–Li, ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ êîòîðûõ êîíòðî-
ëèðóåòñÿ âçàèìîäåéñòâèåì äèñëîêàöèé ñ ëîêàëüíûìè
ïðåïÿòñòâèÿìè [67], è ñïëàâàõ Sn–Cd, â êîòîðûõ ïëàñ-
òè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ îïðåäåëÿåòñÿ ïðåîäîëåíèåì
äèñëîêàöèÿìè áàðüåðîâ Ïàéåðëñà [70].
Èçó÷àëèñü ïîëèêðèñòàëëû ñïëàâîâ Al–Li òðåõ êîí-
öåíòðàöèé: 3,8; 7,0; 10,4 àò.% Li ñî ñðåäíèì ðàçìåðîì
çåðíà ~0,6 ìì ïðè ñêîðîñòè ðàñòÿæåíèÿ 1,1�10–4 ñ–1
â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 4,2–0,5 Ê. Ïðè òåìïåðàòóðå
4,2 Ê è íèæå äåôîðìàöèÿ âñåõ èçó÷åííûõ ñïëàâîâ ñòà-
íîâèòñÿ ñêà÷êîîáðàçíîé. Ïî ìåðå ðîñòà êîíöåíòðàöèè
ëèòèÿ óìåíüøàåòñÿ äåôîðìàöèÿ íà÷àëà ÑÄ è óâåëè÷è-
âàåòñÿ ÷àñòîòà è àìïëèòóäà ñêà÷êîâ. Íàïðèìåð, ïðè
4,2 Ê â ñïëàâå ñ 3,8 àò.% Li ñêà÷êè íà÷èíàþòñÿ ïîñëå
äåôîðìàöèè 35%, â ñïëàâå ñ 7 àò.% Li — 25%; â ñïëàâå
ñ 10,4 àò.% Li — 21%.
Ýêñïåðèìåíòû íà ìîíîêðèñòàëëàõ ÷èñòîãî îëîâà è
ëåãèðîâàííûõ ðàçëè÷íûì êîëè÷åñòâîì êàäìèÿ ïîêà-
çàëè, ÷òî äëÿ âñåõ èçó÷åííûõ îáðàçöîâ ïëàñòè÷åñêîå
òå÷åíèå ïî ñèñòåìå ñêîëüæåíèÿ (100)�010� íîñèò
ïëàâíûé õàðàêòåð. Âûñîêî÷èñòûå îáðàçöû �-îëîâà
(99,9995%) ñîõðàíÿþò ïëàâíîå ïëàñòè÷åñêîå òå÷åíèå
ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû äî 0,5 Ê. Íèæå 4,2 Ê ëå-
ãèðîâàíèå ïðèâîäèò ê âîçíèêíîâåíèþ ÑÄ ñ àìïëèòó-
äîé ñêà÷êîâ ïîðÿäêà 1–2 ÌÏà. Íàèáîëåå ÿðêî âëèÿíèå
êîíöåíòðàöèè ëåãèðóþùåãî ýëåìåíòà ïðîÿâëÿåòñÿ
ïðè òåìïåðàòóðå 0,5 Ê. Ñ ðîñòîì êîíöåíòðàöèè êàä-
ìèÿ ÑÄ ñòàíîâèòñÿ áîëåå ðàçâèòîé, íàïðÿæåíèå íà÷à-
ëà ÑÄ ñìåùàåòñÿ ê ïðåäåëó òåêó÷åñòè, à àìïëèòóäà
ñêà÷êîâ ïðè ñðàâíèìûõ óñëîâèÿõ âîçðàñòàåò. Ñ ïîíè-
æåíèåì òåìïåðàòóðû ÑÄ â ñïëàâàõ îëîâî–êàäìèé ñòà-
íîâèòñÿ áîëåå ðàçâèòîé. Â ñïëàâå Sn–0,01 àò.% Cd
îòäåëüíûå ñêà÷êè íàïðÿæåíèÿ ïîÿâëÿþòñÿ ïðè òåìïå-
ðàòóðå íèæå 3 Ê, ïðè÷åì òîëüêî ïðè �� = 6,6�10–5 ñ –1.
Ïðè áîëåå íèçêîé òåìïåðàòóðå âåëè÷èíà äåôîðìàöèè,
896 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9
Â.Â. Ïóñòîâàëîâ
â
29 Ê
22 Ê
27 Ê
4,2 Ê
Âðåìÿ
Âðåìÿ
Âðåìÿ
à
4,2 Ê
1,8 Ê
0,5 Ê
100 ÌÏà
á
4,2 Ê
24 Ê
Í
àã
ð
ó
çê
à
Í
àã
ð
ó
çê
à
Í
àã
ð
ó
çê
à
Ðèñ. 21. Íèçêîòåìïåðàòóðíûå êðèâûå ðàñòÿæåíèÿ ïîëè-
êðèñòàëëîâ òèòàíà ñ ðàçëè÷íîé êîíöåíòðàöèåé ïðèìåñè
êèñëîðîäà, àò.%: 0,06 (à); 0,3 (á); 0,6 (â). Ñêîðîñòü äåôîð-
ìèðîâàíèÿ �� = 2,1�10
–4
ñ
–1
[68].
ñîîòâåòñòâóþùàÿ ïåðâîìó ñêà÷êó, óìåíüøàåòñÿ îò 6–7%
äî 3–4%. ×èñëî ñêà÷êîâ íà êðèâîé óïðî÷íåíèÿ óâåëè-
÷èâàåòñÿ îò 2–3 ïðè Ò = 3 Ê äî 10–15 ïðè Ò = 0,5 Ê. Â
ñïëàâå Sn–0,04 àò.% Cd îäèíî÷íûå ñêà÷êè íàáëþäà-
þòñÿ óæå ïðè 4,2 Ê ïîñëå äåôîðìàöèè 1–2%. Ïðè ïî-
íèæåíèèè òåìïåðàòóðû èõ êîëè÷åñòâî òàêæå âîçðàñ-
òàåò, à ïðè Ò < 0,8 Ê îíè íà÷èíàþòñÿ ñðàçó ïîñëå
ïðåäåëà òåêó÷åñòè. Êà÷åñòâåííî àíàëîãè÷íî âåäåò ñå-
áÿ ñïëàâ Sn–0,21 àò.% Cd, îäíàêî ÑÄ â íåì íà÷èíàåòñÿ
âáëèçè ïðåäåëà òåêó÷åñòè ïðè 1,4 Ê.  ñïëàâå ñ íàè-
áîëüøåé èçó÷åííîé êîíöåíòðàöèåé (0,53 àò.% Cd)
ìàêðîñêîïè÷åñêàÿ ÑÄ âûðàæåíà íàèáîëåå ÿðêî. Â
ñïëàâå ñ 0,21 àò.% Cd, êðîìå óêàçàííîé ìàêðîñêîïè-
÷åñêîé ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè, íàáëþäàåòñÿ
ìèêðîñêîïè÷åñêàÿ ÑÄ ñ àìïëèòóäîé ñêà÷êîâ ïîðÿäêà
0,1 ÌÏà è ìåíåå. Ïîâåäåíèå òàêîé ÑÄ îòëè÷àåòñÿ —
ìèêðîñêîïè÷åñêèå ñêà÷êè áåñïîðÿäî÷íû ïî àìïëèòó-
äå è ÷àùå âîçíèêàþò ïðè ìàëûõ ñòåïåíÿõ äåôîðìà-
öèè. Óêàçàííûå âûøå çàêîíîìåðíîñòè îòíîñÿòñÿ ê äå-
ôîðìàöèè â íîðìàëüíîì ñîñòîÿíèè.
Îñîáåííîñòè èçìåíåíèÿ ÑÄ ïðè ñâåðõïðîâîäÿùåì
ïåðåõîäå ðàññìîòðåíû â ðàçä. 9.2.
6.6. Âëèÿíèå ðàäèàöèîííîãî îáëó÷åíèÿ
Âëèÿíèå ðàäèàöèîííîãî îáëó÷åíèÿ èññëåäîâàíî íà
ìîíîêðèñòàëëàõ ìåäè ÷èñòîòîé 99,999%, êîòîðûå îá-
ëó÷àëèñü íåéòðîíàìè áîëüøîé èíòåíñèâíîñòè (èíòåã-
ðàëüíûé ïîòîê 1�1018 íåéòðîí/ñì2) è ìàëîé èíòåíñèâ-
íîñòè (èíòåãðàëüíûé ïîòîê 1,5�1020 íåéòðîí/ñì2) [2].
 îáëó÷åííûõ îáðàçöàõ ÑÄ âîçíèêàëà ïðè ãîðàçäî áî-
ëåå íèçêèõ äåôîðìèðóþùèõ íàïðÿæåíèÿõ, ïðàêòè÷åñ-
êè ñðàçó ïîñëå ïðåäåëà òåêó÷åñòè, ïðè÷åì â îáëàñòè
ïðåðûâèñòîãî ñêîëüæåíèÿ ïðàêòè÷åñêè îòñóòñòâîâà-
ëî äåôîðìàöèîííîå óïðî÷íåíèå. Òàêèì îáðàçîì, â îá-
ëó÷åííûõ íåéòðîíàìè êðèñòàëëàõ òàêæå ñîçäàþòñÿ
ñòðóêòóðû, ñïîñîáñòâóþùèå ïðîòåêàíèþ ñêà÷êîîá-
ðàçíîé äåôîðìàöèè. Ïðèìåíåííûå äîçû îáëó÷åíèÿ
ïðèâîäÿò ê âîçíèêíîâåíèþ â êðèñòàëëå îáëàñòåé (ãðó-
øåâèäíîé ôîðìû) ðàäèàöèîííîãî íàðóøåíèÿ ñå÷å-
íèåì 50 ìåæàòîìíûõ ðàññòîÿíèé âîêðóã àòîìà, ïîä-
âåðãíóòîãî ñîóäàðåíèþ ñ íåéòðîíàìè. Òàêàÿ îáëàñòü
ìîæåò ñîäåðæàòü 100–200 âàêàíñèé è äèñëîöèðîâàí-
íûõ â ìåæäîóçëèå àòîìîâ, ÷òî íà íåñêîëüêî ïîðÿäêîâ
âûøå êîíöåíòðàöèè òî÷å÷íûõ äåôåêòîâ, âîçíèêàþ-
ùèõ ïðè ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè.
6.7. Âëèÿíèå ñîñòîÿíèÿ ïîâåðõíîñòè îáðàçöà
 ðàáîòå [20] èññëåäîâàíèÿ ïðîâåäåíû íà ïðîâî-
ëî÷íûõ îáðàçöàõ àëþìèíèÿ ìàðêè ÀÄ-1 (99,3%), èìå-
þùèõ òðè ðàçëè÷íûõ ñòðóêòóðíûõ ñîñòîÿíèÿ ïîâåðõ-
íîñòè. Â èñõîäíîì ñîñòîÿíèè íà ïîâåðõíîñòè îáðàçöà
íàáëþäàëèñü ñëåäû îò ðåçöà ãëóáèíîé 2–3 ìêì. Äëÿ
èçó÷åíèÿ âëèÿíèÿ êà÷åñòâà ïîâåðõíîñòè îáðàçöû
ýëåêòðîëèòè÷åñêè ïîëèðîâàëèñü èëè õèìè÷åñêè
òðàâèëèñü äî ðàçëè÷íûõ äèàìåòðîâ. Íà êðèâûõ ðàñòÿ-
æåíèÿ, ïîëó÷åííûõ ïðè 1,3 Ê íà ïðåäâàðèòåëüíî
íåîòîææåííûõ îáðàçöàõ, ïîâåðõíîñòè êîòîðûõ ïðî-
òðàâëåíû (õèìè÷åñêè è ýëåêòðîëèòè÷åñêè), ñ óìåíüøå-
íèåì äèàìåòðà íàáëþäàåòñÿ ðåçêîå óìåíüøåíèå ÷èñëà
ñêà÷êîâ. Îñîáåííî ñèëüíîå óìåíüøåíèå íàáëþäàåòñÿ
ó îáðàçöîâ, ïîäâåðãíóòûõ õèìè÷åñêîìó òðàâëåíèþ
(ðèñ. 22). Ñêà÷êè íàïðÿæåíèÿ òðàâëåíûõ è ïîëèðîâàí-
íûõ îáðàçöîâ íà÷èíàþòñÿ ïðè áóëüøèõ íàïðÿæåíèÿõ è
äåôîðìàöèÿõ, ÷åì ó îáðàçöîâ â èñõîäíîì ñîñòîÿíèè.
Ïî-âèäèìîìó, òàêèå çàìåòíûå èçìåíåíèÿ â ïðîÿâëå-
íèè ÑÄ ñâÿçàíû ñ óäàëåíèåì ïîâåðõíîñòíîãî óïðî÷-
íåííîãî ñëîÿ. Â ïîëüçó ýòîãî ñâèäåòåëüñòâóþò óìåíü-
øåíèå ìèêðîòâåðäîñòè ïîâåðõíîñòíîãî ñëîÿ è ïðåäåëà
òåêó÷åñòè îáðàçöà ïîñëå òðàâëåíèÿ è èõ âîçâðàòà ê
èñõîäíûì çíà÷åíèÿì ïîñëå óäàëåíèÿ ðåçöîì ñëåäîâ
òðàâëåíèÿ. Îá ýòîì æå ñâèäåòåëüñòâóþò ýêñïåðèìåí-
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9 897
20
30
10
40
2,01,51,0 d,ìì
aN
2,01,5
100
150
50
d,ìì
á
�
0
,
Ì
Ï
à
Ðèñ. 22. Çàâèñèìîñòü ÷èñëà ñêà÷êîâ N (à) è ïðåäåëà òåêó-
÷åñòè �0 (á) îò äèàìåòðà îáðàçöîâ àëþìèíèÿ: � — ïîëè-
ðîâàííàÿ ïîâåðõíîñòü; � — èñõîäíàÿ ñòðóêòóðà; � —
òðàâëåíàÿ ïîâåðõíîñòü; � — òðàâëåíàÿ ïîâåðõíîñòü, îá-
ðàáîòàííàÿ ðåçöîì, Ò = 1,4 Ê [20].
òû íà ïðåäâàðèòåëüíî îòîææåííûõ îáðàçöàõ (1 ÷àñ
ïðè 300 °Ñ). Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ áûëà èçó÷å-
íà íà îòîææåííûõ îáðàçöàõ ïðè òåõ æå ðåæèìàõ òðàâ-
ëåíèÿ è ïîëèðîâêè, ÷òî è íåîòîææåííûõ. Ïîëèðîâêà
è òðàâëåíèå â îäèíàêîâîé ñòåïåíè ïîíèæàþò ÷èñëî
ñêà÷êîâ, îäíàêî ñòåïåíü ïîíèæåíèÿ ñóùåñòâåííî
ìåíüøå (2–3 ðàçà ïî ñðàâíåíèþ ñ 20), ÷åì ó íåîòîæ-
æåííûõ. Îáíàðóæåííîå èçìåíåíèå ÷èñëà ñêà÷êîâ ïî-
ñëå òðàâëåíèÿ è ýëåêòðîëèòè÷åñêîé ïîëèðîâêè, îñî-
áåííî ñèëüíîå â íåîòîææåííûõ îáðàçöàõ, îçíà÷àåò
ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå ñîñòîÿíèÿ ïîâåðõíîñòè íà ÑÄ.
Ïðè÷èíû íåñêîëüêî ðàçëè÷íîãî ïîâåäåíèÿ òðàâëåíûõ
è ïîëèðîâàííûõ îáðàçöîâ îáóñëîâëåíû ðàçëè÷íûì ñî-
ñòîÿíèåì ïîâåðõíîñòè. Êàê ïîêàçàëè ìèêðîñêîïè÷åñ-
êèå íàáëþäåíèÿ, ïðè òðàâëåíèè âîçíèêàåò ãðóáàÿ è
íåðîâíàÿ ïîâåðõíîñòü â ðåçóëüòàòå ðàñòðàâëèâàíèÿ
ïîâðåæäåíèé ïîñëå îáðàáîòêè ðåçöîì. Ïðè ýëåêòðî-
ëèòè÷åñêîé ïîëèðîâêå ïîëó÷àåòñÿ ìèêðîñêîïè÷åñêè
ãëàäêàÿ ïîâåðõíîñòü çà ñ÷åò çàëå÷èâàíèÿ è óäàëåíèÿ äå-
ôåêòîâ. Îòæèã ñíèæàåò óðîâåíü ïîâåðõíîñòíûõ íàïðÿ-
æåíèé, ñíèæàÿ òåì ñàìûì ðîëü ïîâåðõíîñòíîãî ñëîÿ.
Âåñüìà ïîäðîáíîå èññëåäîâàíèå âëèÿíèÿ ñîñòîÿ-
íèÿ ïîâåðõíîñòè è ôîðìû îáðàçöà íà ìåõàíè÷åñêèå
ñâîéñòâà è ïëàñòè÷åñêîå òå÷åíèå òèòàíà òåõíè÷åñêîé
÷èñòîòû è ñïëàâîâ Ti–Al–V âûïîëíåíî â [50]. Ïëàñ-
òè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ èçó÷åííûõ ìàòåðèàëîâ, áåçîò-
íîñèòåëüíî ê îáðàáîòêå ïîâåðõíîñòè (øëèôîâêà, õè-
ìè÷åñêîå è ýëåêòðîëèòè÷åñêîå ïîëèðîâàíèå) è ôîðìå
ñå÷åíèÿ (êðóãëîå, ïðÿìîóãîëüíîå, ýëëèïñîèäàëüíîå)
îáðàçöà, õàðàêòåðèçóåòñÿ ïëàâíîé êðèâîé äåôîðìà-
öèè ïðè 60–293 Ê, êîòîðàÿ ïåðåõîäèò â âîëíîîáðàç-
íóþ êðèâóþ ïðè 20–50 Ê. Íèæå 20 Ê âîçíèêàåò ñêà÷-
êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ. Ïðè èçó÷åíèè âëèÿíèÿ
îáðàáîòêè ïîâåðõíîñòè íàáëþäàëèñü ñëåäóþùèå çà-
êîíîìåðíîñòè. Ýëåêòðîëèòè÷åñêàÿ èëè õèìè÷åñêàÿ ïî-
ëèðîâêà âëèÿþò íà ïðîÿâëåíèå ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîð-
ìàöèè òåõíè÷åñêè ÷èñòîãî òèòàíà. Åñëè ñêà÷êîîáðàçíàÿ
äåôîðìàöèÿ âîçíèêàåò â ñåðåäèíå êðèâîé (20 Ê, �� =
= 1,5�10–4 ñ–1), òî îáðàáîòêà ïîâåðõíîñòè ñäâèãàåò åå
íà÷àëî �ñ äî áîëåå âûñîêèõ äåôîðìàöèé (�ñ � 6% äëÿ
ýëåêòðîëèòè÷åñêè ïîëèðîâàííîãî îáðàçöà, �ñ � 13%
äëÿ øëèôîâàííîãî). Óäàëåíèå óãëîâ â îáðàçöàõ
Ti–6Al–4V ïðÿìîóãîëüíîãî ñå÷åíèÿ íèæå 30 Ê ïðèâî-
äèò ê óâåëè÷åíèþ íèçêîòåìïåðàòóðíîé ïëàñòè÷íîñòè.
Íèæå 25 Ê ÑÄ â òàêèõ îáðàçöàõ íà÷èíàåòñÿ âáëèçè
ïðåäåëà òåêó÷åñòè. Óðîâåíü äåôîðìèðóþùåãî íàïðÿ-
æåíèÿ íå ìåíÿåòñÿ ñ äåôîðìàöèåé, ÷òî ïðèâîäèò ê ïî-
ñòîÿíñòâó àìïëèòóä ñêà÷êîâ. Íàáëþäàåòñÿ îò÷åòëèâàÿ
ñâÿçü ìåæäó ÷èñëîì ñêà÷êîâ íà êðèâîé è ÷èñëîì ëîêà-
ëèçîâàííûõ äåôîðìàöèîííûõ çîí íà ïîâåðõíîñòè îá-
ðàçöîâ.
6.8. Âëèÿíèå îõëàæäàþùåé ñðåäû
Èçó÷åíèå âëèÿíèÿ îõëàæäàþùåé ñðåäû íà ÍÒÑÄ
ïðîâîäèëè íà íåðæàâåþùèõ ìàòåðèàëàõ — ñïëàâ
000Õ18Í20 è ñòàëü 0Õ18Í10Ò, êîòîðûå èìåþò íåñòà-
áèëüíóþ àóñòåíèòíóþ ñòðóêòóðó [77,78]. Ýêñïåðèìåíòû
ïðîâîäèëè ïðè ðàñòÿæåíèè ñ ïîñòîÿííûìè ñêîðîñòÿ-
ìè îò 5,5�10–4 ñ–1 äî 2,5�10–3 ñ–1 â òåìïåðàòóðíîì
èíòåðâàëå 14–30 Ê. Èíòåðâàë 14–20,4 Ê îñóùåñòâëÿë-
ñÿ æèäêèì âîäîðîäîì ñ ðàçëè÷íîé óïðóãîñòüþ ïàðîâ
è ãàçîîáðàçíûì îõëàæäåííûì ãåëèåì. Èíòåðâàë
20,4–30 Ê îáåñïå÷èâàëñÿ ãàçîîáðàçíûìè âîäîðîäîì è
ãåëèåì. Òåìïåðàòóðà, ïîääåðæèâàåìàÿ ñ òî÷íîñòüþ äî
0,05 Ê, èçìåðÿëàñü òåðìîìåòðîì, íàõîäÿùèìñÿ â êîí-
òàêòå ñ ïîâåðõíîñòüþ îáðàçöà. Òèïè÷íûé ðåçóëüòàò,
ïîëó÷åííûé íà ñïëàâå 000Õ18Í20 ïðè �� = 5,5�10–4 ñ–1,
ïðèâåäåí íà ðèñ. 23. Â ñðåäå æèäêîãî âîäîðîäà ÑÄ
îòñóòñòâóåò. Ïðè îõëàæäåíèè äî òåõ æå òåìïåðàòóð
ãàçîîáðàçíûì ãåëèåì íàáëþäàåòñÿ ðàçâèòàÿ ñêà÷êî-
îáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ, áîëåå òîãî, îíà íàáëþäàåòñÿ
âïëîòü äî 39 Ê. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ñêà÷êîîáðàçíûé õà-
ðàêòåð äåôîðìàöèè ýòîãî ñïëàâà ëó÷øå ïðîÿâëÿåòñÿ
ïðè ïåðåõîäå îò æèäêîé îõëàæäàþùåé ñðåäû ê ãàçî-
îáðàçíîé. Àíàëîãè÷íûå ðåçóëüòàòû ïîëó÷åíû è íà
äðóãèõ èçó÷åííûõ ìàòåðèàëàõ. Òàê êàê ïðè ïåðåõîäå
îò æèäêîãî âîäîðîäà ê ãàçîîáðàçíûì âîäîðîäó è ãå-
ëèþ ñóùåñòâåííî èçìåíÿþòñÿ óñëîâèÿ òåïëîîáìåíà
ìåæäó äåôîðìèðóåìûì ìåòàëëè÷åñêèì ìàòåðèàëîì
è îõëàæäàþùåé ñðåäîé, òî óñèëåíèå ñêà÷êîîáðàçíîé
äåôîðìàöèè ñâÿçàíî ñ óìåíüøåíèåì òåïëîîòäà÷è.
6.9. Âëèÿíèå ìàñøòàáíîãî ôàêòîðà
Ïåðâîå èññëåäîâàíèå âëèÿíèÿ ôîðìû è ðàçìåðîâ
îáðàçöîâ íà ÍÒÑÄ áûëî ïðîâåäåíî íà ìîíîêðèñòàë-
ëàõ àëþìèíèÿ ÷èñòîòîé 99,5% â óñëîâèÿõ ðàñòÿæåíèÿ
ñî ñêîðîñòüþ 7�10–4 ñ–1 ïðè òåìïåðàòóðå 1,4 Ê [25].
898 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9
Â.Â. Ïóñòîâàëîâ
1
2
3
16,1 Ê
18,1 Ê
16,8 Ê
21 Ê 25 Ê 30 Ê
4
0
0
Ì
Ï
à
5%
�
�
Ðèñ. 23. Ó÷àñòêè êðèâûõ ðàñòÿæåíèÿ ñïëàâà 000Õ18Í20.
Ýêñïåðèìåíòû â æèäêîì âîäîðîäå (1, 2) è ãàçîîáðàçíîì
ãåëèè (3), �� = 5,5�10
–4
ñ
–1
[77,78].
Ðàçìåðû îáðàçöîâ ìåíÿëèñü ñëåäóþùèì îáðàçîì:
äëèíà îò 25 äî 10 ìì, øèðèíà îò 9 äî 3 ìì, òîëùèíà îò
1,8 äî 0,2 ìì. Â êàæäîé ñåðèè ýêñïåðèìåíòîâ èçìå-
íÿëñÿ òîëüêî îäèí ïàðàìåòð. Èçìåíåíèÿ øèðèíû è
òîëùèíû êðèñòàëëà ñóùåñòâåííî âëèÿþò íà õàðàêòå-
ðèñòèêè òîé ÷àñòè êðèâîé, ãäå ïðîòåêàåò ÑÄ. Ñ óâåëè-
÷åíèåì øèðèíû îáðàçöà óâåëè÷èâàåòñÿ ÷èñëî ñêà÷êîâ
è âîçðàñòàåò ÷àñòü êðèâîé ñî ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîð-
ìàöèåé. Îñîáåííî ðåçêî âëèÿåò òîëùèíà îáðàçöà
(ðèñ. 24). Íà÷èíàÿ ñ 1 ìì, ÷èñëî ñêà÷êîâ è èõ àìïëèòó-
äà óìåíüøàþòñÿ, à ïðè òîëùèíå 0,2 ìì ÑÄ íå íàáëþ-
äàåòñÿ. Èñ÷åçíîâåíèå ïðåðûâèñòîé äåôîðìàöèè ïðè
òîëùèíàõ ìåíåå 0,2 ìì îáíàðóæåíî íà îáðàçöàõ âñåõ
îðèåíòàöèé è ïðè ðàçëè÷íîé øèðèíå (9,5 è 4 ìì).
Òàêèì îáðàçîì, ñóùåñòâóåò íåêîòîðàÿ êðèòè÷åñêàÿ
òîëùèíà, ïðè êîòîðîé óñëîâèÿ äëÿ ïðîòåêàíèÿ ÑÄ íå
âîçíèêàþò. Ïðè òîëùèíàõ áîëåå 1 ìì ïàðàìåòðû ñêà÷-
êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè ìåíÿþòñÿ ìàëî ñ èçìåíåíèåì
òîëùèíû, çà èñêëþ÷åíèåì êîëè÷åñòâà ñêà÷êîâ, êîòî-
ðîå óìåíüøàåòñÿ ñ ðîñòîì òîëùèíû îáðàçöà. Èçìåíå-
íèå ðàáî÷åé äëèíû êðèñòàëëà â 2,5 ðàçà íå âëèÿåò íà
ÑÄ. Ãèñòîãðàììû ðàñïðåäåëåíèÿ ñêà÷êîâ ïî àìïëèòóäå
äëÿ îáðàçöîâ ðàçëè÷íîé øèðèíû è òîëùèíû ïîêàçûâà-
þò, ÷òî ñ óâåëè÷åíèåì øèðèíû êîëè÷åñòâî ñêà÷êîâ ñ
ìàëûìè àìïëèòóäàìè óâåëè÷èâàåòñÿ, à ñ áîëüøèìè
óìåíüøàåòñÿ. Ñóùåñòâåííî, ÷òî íàïðÿæåíèå íà÷àëà
òðåòüåé ñòàäèè êðèâîé óïðî÷íåíèÿ è íàïðÿæåíèå íà÷à-
ëà ÑÄ íå çàâèñÿò îò ðàçìåðîâ îáðàçöà.
Ýêñïåðèìåíòû íà ïëîñêèõ îáðàçöàõ òèòàíîâîãî
ñïëàâà Ti–1,7Al–1,5Mn ðàçëè÷íîé òîëùèíû è äèàìåò-
ðà ïîêàçàëè, ÷òî ïðè óìåíüøåíèè òîëùèíû ïëîñêèõ
îáðàçöîâ îò 3,6 äî 0,65 ìì îòíîñèòåëüíàÿ âåëè÷èíà
ñêà÷êà óìåíüøàåòñÿ îò 10 äî 4%, à ñðåäíåå ÷èñëî íà
åäèíèöó äåôîðìàöèè óìåíüøàåòñÿ îò 3,0 äî 1,5. Ïî-
äîáíûé ðåçóëüòàò áûë ïîëó÷åí íà íåëåãèðîâàííîì
òèòàíå è äðóãèõ ñïëàâàõ [68].
Íà ñïëàâå Cu–12 àò.% Be–0,2 àò.% Co [101] áûëà
ïðîâåäåíà ñåðèÿ ýêñïåðèìåíòîâ ïî âûÿñíåíèþ âëèÿ-
íèÿ óñëîâèé îõëàæäåíèÿ èëè ñêîðîñòè òåïëîâûäåëå-
íèÿ â îáðàçöå íà êðèòè÷åñêîå íàïðÿæåíèå �à íà÷àëà
ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè. Ïðè ïîíèæåíèè òåìïå-
ðàòóðû íèæå �-òî÷êè æèäêîãî ãåëèÿ (2,19 Ê) â ðåçóëü-
òàòå óõóäøåíèÿ òåïëîîòâîäà çà ñ÷åò ñêà÷êà Êàïèöû
íàáëþäàåòñÿ óìåíüøåíèå �à. Ýòîò ýôôåêò ñòàíîâèòñÿ
áîëåå âûðàæåííûì ïðè òàêîì èçìåíåíèè ðàçìåðà
îáðàçöà, êîòîðîå óâåëè÷èâàåò îòíîøåíèå ïëîùàäü
òåïëîîòâîäà/îáúåì òåïëîâûäåëåíèÿ. Íàïðèìåð, ïðè
äèàìåòðå îáðàçöà 0,1 ìì âáëèçè �-òî÷êè ïðîèñõîäèò
èçìåíåíèå �à ïðèìåðíî â äâà ðàçà.
Âëèÿíèå ìàñøòàáíîãî ôàêòîðà íà ÑÄ ïîëèêðèñòàë-
ëè÷åñêîãî àëþìèíèÿ, äåôîðìèðóåìîãî ðàñòÿæåíèåì
ïðè 1,57 Ê, èçó÷àëîñü â [102]. Èññëåäîâàëè îáðàçöû
÷èñòîòîé 99,5% ñ ðàçëè÷íûìè ðàçìåðàìè ðàáî÷åé
÷àñòè (0,15–1,5)
(1–5)
(5–30) ìì. Äåôîðìèðîâàëèñü
îáðàçöû â äâóõ ñòðóêòóðíûõ ñîñòîÿíèÿõ — ïîñëå
ïðîêàòêè (èñõîäíîå ñîñòîÿíèå) è ïîñëå îòæèãà ïðè
100–600 �Ñ â òå÷åíèå ÷àñà íà âîçäóõå. Äëÿ êîëè÷åñò-
âåííîãî àíàëèçà íåóñòîé÷èâîñòè íà ðàçíûõ ñòàäèÿõ
âåñü äèàïàçîí äåôîðìàöèé ðàçáèâàëñÿ íà èíòåðâàëû â
1–2% è â êà÷åñòâå ïàðàìåòðîâ èñïîëüçîâàëè êîíöåí-
òðàöèþ ñêà÷êîâ nñ (êîëè÷åñòâî ñêà÷êîâ íà 1% óäëèíå-
íèÿ) è ñðåäíþþ àìïëèòóäó ñêà÷êà ��ñ (äëèíà àìïëè-
òóäû âñåõ ñêà÷êîâ, îòíåñåííàÿ ê ÷èñëó ñêà÷êîâ íà
âûáðàííîì èíòåðâàëå äåôîðìàöèé). Ïàðàìåòðîì òàê-
æå ñëóæèëî îáùåå êîëè÷åñòâî ñêà÷êîâ N. Âëèÿíèå
òîëùèíû d èçó÷àëè íà îáðàçöàõ øèðèíîé 4 ìì, äëè-
íîé 15 ìì â èñõîäíîì ñîñòîÿíèè è ïîñëå îòæèãà ïðè
200 �Ñ. Çàâèñèìîñòü ��ñ(�) îêàçàëàñü îäèíàêîâîé äëÿ
îáðàçöîâ ðàçëè÷íîé òîëùèíû è ðàçëè÷íîãî ñòðóê-
òóðíîãî ñîñòîÿíèÿ. Èçìåíåíèå øèðèíû è äëèíû
(5–30 ìì) â èñõîäíîì ñîñòîÿíèè è îòæèã ïðè 640 °Ñ
òàêæå íå îêàçûâàëè âëèÿíèå íà çàâèñèìîñòü ��ñ(�).
6.10. Àêóñòè÷åñêàÿ ýìèññèÿ
Âñå èññëåäîâàòåëè ÍÒÑÄ îòìå÷àþò, ÷òî êàæäûé
ñêà÷îê íà äåôîðìàöèîííîé êðèâîé ñîïðîâîæäàåòñÿ
çâóêîâûì èìïóëüñîì.  [7] îòìå÷àåòñÿ, ÷òî ýòè ùåë-
÷êè ïîäîáíû òåì, êîòîðûå ñëûøíû ïðè ìåõàíè÷åñêîì
äâîéíèêîâàíèè. Ïîñòóêèâàíèÿ ïî óñòàíîâêå â ïðîöåñ-
ñå äåôîðìàöèè ïðè òåìïåðàòóðàõ îæèäàåìûõ ñêà÷êîâ
ïðèâîäÿò ê âîçíèêíîâåíèþ ñêà÷êà. Íàïðèìåð, ïðåðû-
âèñòàÿ êðèâàÿ àëþìèíèåâîãî ñïëàâà 24S íàáëþäàëàñü
òîëüêî äî òåìïåðàòóð 12 Ê. Åñëè ïî óñòàíîâêå ñëåãêà
ïîñòóêèâàëè, ñêà÷êè íàáëþäàëèñü äî 15 Ê. Âûøå ýòîé
òåìïåðàòóðû íèêàêèõ ñêà÷êîâ íå íàáëþäàëîñü äàæå
ïðè î÷åíü ñèëüíîì ïîñòóêèâàíèè.
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9 899
100 110 120 130 140 150 160
60 70 80
1
2
3
4
5 6
�
� , %
� , %
�
1
0
Ì
ï
à
Ðèñ. 24. Ó÷àñòêè ïðåðûâèñòîãî ñêîëüæåíèÿ êðèâûõ äåôîðìè-
ðîâàíèÿ ìîíîêðèñòàëëîâ àëþìèíèÿ ÷èñòîòîé 99,5% ñ îðèåí-
òàöèåé îñè ðàñòÿæåíèÿ [110] îáðàçöîâ ðàçëè÷íîé òîëùèíû,
ìì: 1,8 (1); 1,5 (2); 1,0 (3); 0,4 (4); 0,24 (5); 0,2 (6) [25].
7. Èçó÷åíèå îäèíî÷íîãî ñêà÷êà
Ýëåìåíòàðíûé ñðûâ íàãðóçêè (ñêà÷îê) èìååò àñèì-
ìåòðè÷íóþ ôîðìó (ðèñ. 25). Òàêîé âèä îäèíî÷íîãî
ñêà÷êà çàðåãèñòðèðîâàí ñ ïîìîùüþ ñàìîïèñöà çà ñ÷åò
óáûñòðåííîãî ïåðåìåùåíèÿ ëåíòû è áîëüøåé ÷óâñòâè-
òåëüíîñòè ýëåêòðîííîé ðåãèñòðàöèè [22]. Ïðè òàêîì
ñïîñîáå ðåãèñòðàöèè âåñüìà îò÷åòëèâî íàáëþäàåòñÿ
áûñòðîå ïàäåíèå äåôîðìèðóþùåãî íàïðÿæåíèÿ (çà
ïðåäåëàìè ðàçðåøåíèÿ ñàìîïèñöà) è äîñòàòî÷íî ïðî-
òÿæåííàÿ âî âðåìåíè, õîðîøî ðåãèñòðèðóåìàÿ âîñõî-
äÿùàÿ âåòâü ñêà÷êà. Äëÿ áîëåå òî÷íîé ðåãèñòðàöèè ïà-
äåíèÿ íàãðóçêè èñïîëüçîâàëîñü îñöèëëîãðàôèðîâàíèå
(ñì., íàïðèìåð, [63]). Ýêñïåðèìåíòû ïðîâîäèëè íà ìî-
íîêðèñòàëëàõ Cu–14% Al â îáëàñòè ëåãêîãî ñêîëüæå-
íèÿ. Íà ðèñ. 26 ïðèâåäåíà òèïè÷íàÿ îñöèëëîãðàììà
îäèíî÷íîãî ñêà÷êà. Òàê êàê çàâèñèìîñòü âåëè÷èíû ïà-
äåíèÿ íàïðÿæåíèÿ F îò âðåìåíè ëèíåéíà â ïîëóëîãà-
ðèôìè÷åñêîì ìàñøòàáå, òî F F t� �0 exp ( )� , ãäå F0 —
ïîëíàÿ ãëóáèíà ñêà÷êà, à � = (0,155�0,018) ìñ. Âðåìÿ
ïîëíîãî ñêà÷êà ñîñòàâëÿåò îò 10 äî 20 ìñ.
Ñ ïîìîùüþ ðåëàêñàöèè íàïðÿæåíèé â [25] áûëà
ñäåëàíà ïîïûòêà èññëåäîâàíèÿ îäèíî÷íîãî ñêà÷êà.
Äëÿ ýòîãî ìîíîêðèñòàëëû àëþìèíèÿ ÷èñòîòîé 99,99%
ñ îðèåíòàöèåé îñè ðàñòÿæåíèÿ âáëèçè [111] äåôîðìè-
ðîâàëè ñ ïîñòîÿííîé ñêîðîñòüþ 7�10–4 ñ–1. Ïðè ñêà÷-
êàõ äåôîðìàöèîííîå óñòðîéñòâî ìíîãîêðàòíî îñòà-
íàâëèâàëè äëÿ íàáëþäåíèÿ ðåëàêñàöèè íàïðÿæåíèé
íà ðàçëè÷íûõ ñòàäèÿõ. Íà ðèñ. 27,á óêàçàíû ìåñòà íà
êðèâîé ðàñòÿæåíèÿ, ãäå èçó÷àëàñü ðåëàêñàöèÿ íàïðÿ-
æåíèé. Íà íèñïàäàþùåé ÷àñòè ñêà÷êà ðåëàêñàöèþ
íàïðÿæåíèé íàáëþäàòü íå óäàëîñü, òàê êàê âðåìÿ
îñòàíîâêè äåôîðìèðóþùåãî óñòðîéñòâà áûëî áîëüøå
âðåìåíè ïàäåíèÿ íàãðóçêè. Äî è ïîñëå ñêà÷êà
(ðèñ. 27,à) íàáëþäàåòñÿ çàìåòíàÿ ðåëàêñàöèÿ. Íà âîñ-
õîäÿùåé âåòâè ñêà÷êà â ëþáîé ìîìåíò îñòàíîâêè äå-
ôîðìàöèè ðåëàêñàöèÿ íàïðÿæåíèé íå íàáëþäàåòñÿ.
 ðàáîòå [64] â ïðîöåññå èçó÷åíèÿ ñêà÷êîîáðàçíîé
äåôîðìàöèè ñïëàâà Cu–10,5 àò.% Al ïðè 4,2 Ê ïðîâå-
äåíà âûñîêî÷óâñòâèòåëüíàÿ ðåãèñòðàöèÿ îäèíî÷íîãî
ñêà÷êà. Áûëà ñêîíñòðóèðîâàíà ñïåöèàëüíàÿ ðåãèñòðè-
ðóþùàÿ ñèñòåìà, â êîòîðîé ìèíèìèçèðîâàíû îòðàæåí-
íûå èìïóëüñû íàïðÿæåíèÿ. Òèïè÷íûé ñèãíàë ïðèâå-
äåí íà ðèñ. 28. Íèæíÿÿ êðèâàÿ óäëèíåíèå–âðåìÿ ïîêà-
çûâàåò, ÷òî ïîñëå íà÷àëüíîãî ïåðèîäà â 30 ìêñ, â
òå÷åíèå êîòîðûõ óñòàíàâëèâàåòñÿ ñòàöèîíàðíîå ñîñòî-
ÿíèå, óäëèíåíèå äîñòèãàåò ïîñòîÿííîé ñêîðîñòè
1,1 ñì�ñ–1 â òå÷åíèå 400 ìêñ. Âåðõíÿÿ êðèâàÿ íàãðóç-
êà–âðåìÿ ïîêàçûâàåò, ÷òî íàãðóçêà â ìåñòå ðàñïîëîæå-
íèÿ äàò÷èêà ïàäàåò íà 0,76 êã â òå÷åíèå ïåðâûõ 30 ìêñ è
çàòåì îñòàåòñÿ ïîñòîÿííîé. Ýòî ñîîòâåòñòâóåò ñêà÷êó
ðàñòÿãèâàþùåãî íàïðÿæåíèÿ äëÿ ýòîãî êðèñòàëëà,
ðàâíîìó 0,5 ÌÏà. Ñðåäíèå çíà÷åíèÿ äëÿ ýòèõ âåëè÷èí
íà îñíîâàíèè 47 ñèãíàëîâ íà øåñòè êðèñòàëëàõ ñîñòà-
âèëè (1,1�0,1) ñì�ñ–1 è (0,5�0,1) ÌÏà. Âñå ñèãíàëû äà-
900 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9
Â.Â. Ïóñòîâàëîâ
1:27 1:162
1:1320
1:5280
Ðèñ. 25. Ôîðìà ýëåìåíòàðíîãî ñêà÷êà â îáëàñòè äèñêðåò-
íîãî ñêîëüæåíèÿ ìîíîêðèñòàëëîâ àëþìèíèÿ ïðè ðàçëè÷-
íîì ìàñøòàáå çàïèñè ïî äåôîðìàöèè [22].
1
H
20 ìñ
F
t
Ðèñ. 26. Îñöèëëîãðàììà åäèíè÷íîãî ñêà÷êà. Ìîíîêðèñ-
òàëë Cu–14% Al. Ëåãêîå ñêîëüæåíèå [63].
À
Á
Á
Á
Á
À
Ã
Â
Â
Ã
à á
Ðèñ. 27. Ðåëàêñàöèÿ íàïðÿæåíèé â ìîíîêðèñòàëëàõ àëþìè-
íèÿ ÷èñòîòîé 99,99% ñ îðèåíòàöèåé îñè ðàñòÿæåíèÿ âáëèçè
[111]; à — ìàêðîñêîïè÷åñêàÿ êðèâàÿ ðàñòÿæåíèÿ (äåôîðìè-
ðîâàíèå ÷åðåäîâàëîñü ñ ðåëàêñàöèåé íàïðÿæåíèÿ); á — ñõå-
ìà îäèíî÷íîãî ñêà÷êà (òî÷êàìè óêàçàíû ìåñòà íà êðèâîé äå-
ôîðìèðîâàíèÿ, ãäå èçó÷àëàñü ðåëàêñàöèÿ íàïðÿæåíèé) [25].
þò îäíè è òå æå çíà÷åíèÿ äëÿ íà÷àëüíîãî (30 ìêñ) èí-
òåðâàëà è â ïðîäîëæåíèè 400 ìêñ.
Ïîäîáíûå èçìåðåíèÿ íà ìîíîêðèñòàëëå íèîáèÿ
(R293/R4,2 = 150–200) ïðè äåôîðìèðîâàíèè ñæàòèåì
ñî ñêîðîñòüþ 10–4 ñ–1 ïðè 4,2 Ê ïðîâåäåíû â [103].
Äëÿ òî÷íîãî èçìåðåíèÿ íàïðÿæåíèÿ ïðè ñêà÷êå äèíà-
ìîìåòð óñòàíàâëèâàëè íà ïîäâèæíîì çàõâàòå âáëèçè
îáðàçöà. Ñêîðîñòü äåôîðìàöèè �� èçìåðÿëè ñ ïîìîùüþ
èíäóêöèîííîãî äàò÷èêà, ñêðåïëåííîãî ñ âåðõíèì òîð-
öîì äèíàìîìåòðà. Ñêà÷êó íàãðóçêè â ýòîì îáðàçöå ìî-
ãóò îòâå÷àòü ëèáî îáðàçîâàíèå äâîéíèêîâûõ ïðîñëî-
åê, ëèáî ïîÿâëåíèå ïîëîñû êàòàñòðîôè÷åñêîãî ñäâèãà.
Ïðèâåäåííûå ðåçóëüòàòû îòíîñÿòñÿ ê ñêîëüæåíèþ.
Òèïè÷íûå ñèíõðîííûå îñöèëëîãðàììû èçìåíåíèé äå-
ôîðìèðóþùåãî íàïðÿæåíèÿ �(t) è ñêîðîñòè äåôîðìà-
öèè �( )� t âî âðåìÿ ñêà÷êà ïðèâåäåíû íà ðèñ. 29. Âî âñåõ
ñêà÷êàõ �(t) íà÷èíàåòñÿ ñ î÷åíü ðåçêîãî ñïàäà íàãðóç-
êè íà âåëè÷èíó �� 0,5 ��ñ. Ýòîò ñïàä ïðîèñõîäèò çà
âðåìÿ 5–10 ìêñ, ïîñëå ÷åãî íàáëþäàåòñÿ íåìîíîòîí-
íàÿ çàâèñèìîñòü �(t). ×åðåç 1000–1200 ìêñ �(t) ïåðå-
õîäèò â çàòóõàþùèå îñöèëëÿöèè âáëèçè íàïðÿæåíèÿ
îêîí÷àíèÿ ñêà÷êà. Âèäíî, ÷òî íà÷àëüíîìó êðóòîìó
ñïàäó íà êðèâîé �(t) ñîîòâåòñòâóåò ïèê ñêîðîñòè äå-
ôîðìàöèè ��. Îñöèëëîãðàììà �( )� t ïîçâîëÿåò îöåíèòü
tc � 800 ìêñ. Ñîïîñòàâëåíèå ñèíõðîííûõ êðèâûõ �(t)
è �( )� t ïîêàçûâàåò, ÷òî â òå÷åíèå 20–30 ìêñ ñ ìîìåíòà
íà÷àëà ñêà÷êà �(t) ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé çåðêàëüíîå îò-
ðàæåíèå �( )� t .
Ñóùåñòâåííîé îñîáåííîñòüþ êðèâûõ �(t) è �( )� t ÿâ-
ëÿåòñÿ íàëè÷èå âûñîêî÷àñòîòíûõ îñöèëëÿöèé. Íàèáî-
ëåå ñèëüíî îíè âûðàæåíû íà êðèâîé �( )� t . Â ñïåêòðå ðå-
ãèñòðèðóåìûõ ñèãíàëîâ �� ñîäåðæèòñÿ, êàê ïðàâèëî,
íåñêîëüêî ÷àñòîò ñ ïåðèîäîì îò 10 äî 100 ìêñ.  öå-
ëîì êðèâûå �( )� t íîñÿò ñëó÷àéíûé õàðàêòåð. Ìàêñè-
ìàëüíûå çíà÷åíèÿ �� äîñòèãàþòñÿ íà íà÷àëüíîé ñòàäèè
ñêà÷êà. Èñïîëüçóÿ ýòè äàííûå, â [103] îöåíèëè ñêî-
ðîñòü ñäâèãà â (1–2)�104ñ–1.
 ðàáîòå [104] ñ èñïîëüçîâàíèåì âûñîêîðàçðåøàþ-
ùåé àïïàðàòóðû èññëåäîâàíà êèíåòèêà ñïàäà íàãðóçêè
â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 4,2–30 Ê íà ïîëèêðèñòàëëè-
÷åñêèõ îáðàçöàõ òèòàíà òåõíè÷åñêîé ÷èñòîòû ÂÒ1-0
è ÂÒ1-1 è ñïëàâà Ti–2,9 % Al–1,2 % V, äåôîðìèðîâàí-
íûõ â óñëîâèÿõ êâàçèñòàòè÷åñêîãî ñæàòèÿ èëè ðàñ-
òÿæåíèÿ ñî ñêîðîñòÿìè 1,3�10–1ñ–1–1,3�10–5ñ–1. Óñòà-
íîâëåíî, ÷òî ñ ïîíèæåíèåì òåìïåðàòóðû ïåðåõîä îò
ïëàâíîé êðèâîé ê ñêà÷êîîáðàçíîé ïðîèñõîäèò ïîñòå-
ïåííî. Ñïàä íàãðóçêè âî âðåìÿ ÑÄ ñîñòîèò èç äâóõ
ó÷àñòêîâ. Íà ïåðâîì ó÷àñòêå äåôîðìèðóþùåå íàïðÿ-
æåíèå � óáûâàåò ïðîïîðöèîíàëüíî âðåìåíè t, à íà
âòîðîì õàðàêòåð èçìåíåíèÿ � âî âðåìåíè áëèçîê ê
ýêñïîíåíöèàëüíîìó. Äâóõñòàäèéíîñòü ñïàäà íàãðóçêè
ïðè ñêà÷êå â ïðîöåññå èçó÷åíèÿ ÑÄ íèêåëÿ íàáëþäàëè
â [79]. Íà ïåðâîé ñòàäèè ñïàä íàãðóçêè ïðîèñõîäèë ñî
ñêîðîñòüþ ��I 1,3�105 ÌÏà�ñ–1, à íà âòîðîé — ñî
ñêîðîñòüþ 4�103 ÌÏà�ñ–1.
Âåñüìà ïëîäîòâîðíûì îêàçàëîñü èçó÷åíèå ýëåêòðè-
÷åñêèõ ýôôåêòîâ ïðè ÍÒÑÄ [105]. Äëÿ ýòîãî ìîíîêðèñ-
òàëëè÷åñêèå îáðàçöû àëþìèíèÿ (99,9999%) ïðèãî-
òîâëÿëè â ôîðìå ïàðàëëåëåïèïåäà 4
4
10 ìì ñ
îðèåíòàöèåé îñè, áëèçêîé ê �111� èëè �110�, è äåôîðìè-
ðîâàëè ñæàòèåì ñî ñêîðîñòüþ 100 ìêì/ìèí â äèàïàçîíå
1,5–20 Ê. Äëÿ ýëåêòðè÷åñêèõ èçìåðåíèé ïî ñïåöèàëüíî
ðàçðàáîòàííîé ìåòîäèêå [106] â áîëüøèíñòâå îïû-
òîâ ýëåêòðè÷åñêèå êîíòàêòû ðàçìåùàëèñü íà òîíêèõ
«óñàõ», èçãîòîâëåííûõ íà ïðîòèâîïîëîæíûõ áîêîâûõ
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9 901
Ðèñ. 28. Îäíîâðåìåííûå ñèãíàëû íàãðóçêà–âðåìÿ (âåðõíÿÿ
êðèâàÿ) è óäëèíåíèå–âðåìÿ (íèæíÿÿ êðèâàÿ), ïîëó÷åííûå
ïüåçîýëåêòðè÷åñêèìè è åìêîñòíûìè äàò÷èêàìè. Âåðòèêàëü-
íàÿ øêàëà: íàãðóçêà — 1 äåëåíèå ðàâíî 3,3 Í; óäëèíåíèå —
1,5 ìêì. Ãîðèçîíòàëüíàÿ âðåìåííàÿ øêàëà — 1 äåëåíèå ðàâ-
íî 100 ìêñ. Ìîíîêðèñòàëë ìåäü–àëþìèíèé [64].
0 1 2
�
F
�
!
�
à
á
t, ìñ
��
��max
� �
Ðèñ. 29. Ñèíõðîííûå îñöèëëîãðàììû äåôîðìèðóþùåãî
íàïðÿæåíèÿ (à) è ñêîðîñòè äåôîðìàöèè (á) îäèíî÷íîãî
ñêà÷êà âî âðåìÿ äåôîðìàöèè ìîíîêðèñòàëëà íèîáèÿ ïðè
ñæàòèè ñ ïîñòîÿííîé ñêîðîñòüþ 10
–3
ìì/ñ ïðè 4,2 Ê, �B
— íàïðÿæåíèå íà÷àëà ñêà÷êà; �F — íàïðÿæåíèå îêîí÷à-
íèÿ ñêà÷êà [106].
ðåáðàõ îáðàçöà ñ ïîìîùüþ ãëóáîêèõ íàäðåçîâ. Â ìî-
ìåíòû ñêà÷êîâ íàãðóçêè íà ãðàíÿõ äåôîðìèðóåìûõ îá-
ðàçöîâ ðåãèñòðèðîâàëèñü èìïóëüñíûå ýëåêòðè÷åñêèå
ñèãíàëû ðàçëè÷íîé âåëè÷èíû, ôîðìû è äëèòåëüíîñòè,
êîòîðûå â çàâèñèìîñòè îò èõ äëèòåëüíîñòè ìîæíî ðàç-
äåëèòü íà äâå ãðóïïû: � = 1–10 ìñ (ìñ-èìïóëüñû) è � =
= 2–5 ìêñ (ìêñ-èìïóëüñû). Â ìîìåíòû ãëóáîêèõ
(�� 10–3–10–2) ñêà÷êîâ íàãðóçêè íàáëþäàëèñü ìñ-èì-
ïóëüñû. Ôîðìà ìñ-èìïóëüñà ñëàáî çàâèñåëà îò òåìïå-
ðàòóðû è ñòåïåíè äåôîðìàöèè, à àìïëèòóäà ñèãíàëà
çàâèñåëà îò ãëóáèíû ñêà÷êîâ. Ïðè ïîâûøåíèè ÷óâñòâè-
òåëüíîñòè ðåãèñòðàöèè íà ôîíå ìñ-èìïóëüñîâ íàáëþäà-
ëèñü ñåðèè ìêñ-èìïóëüñîâ. Ñóììàðíàÿ èõ àìïëèòóäà â
ïðîöåññå åäèíè÷íîãî ñêà÷êà óâåëè÷èâàëàñü ñ ðîñòîì
ãëóáèíû ñêà÷êà.  ñëó÷àå ìàëûõ ñêà÷êîâ íàïðÿæåíèÿ
(�� ~ 10–5–10–4) ðåãèñòðèðîâàëèñü îäèíî÷íûå ìêñ-èì-
ïóëüñû, êîòîðûå ïî ôîðìå, âåëè÷èíå è äëèòåëüíîñòè
áûëè àíàëîãè÷íû ìêñ-èìïóëüñàì, ðåãèñòðèðóåìûì â
âèäå ñåðèé ïðè ãëóáîêèõ ñêà÷êàõ íàãðóçêè.
Ñïåöèàëüíûå îïûòû ïîêàçàëè, ÷òî îñíîâíóþ ðîëü
â âîçíèêíîâåíèè ìñ-èìïóëüñîâ èãðàþò òåðìîýäñ ïàðû
îáðàçåö–ñîåäèíèòåëüíûå ïðîâîäà è â ìåíüøåé ñòåïå-
íè ðàçâèòèå ïðîöåññîâ äåôîðìàöèè. Ìêñ-èìïóëüñû
ñâÿçàíû èñêëþ÷èòåëüíî ñ ýôôåêòîì óâëå÷åíèÿ ýëåê-
òðîíîâ äâèæóùèìèñÿ äèñëîêàöèîííûìè ñêîïëåíèÿ-
ìè, ïðè÷åì èõ äëèòåëüíîñòü ñâèäåòåëüñòâóåò î äèíà-
ìè÷åñêîé ïðèðîäå èõ äâèæåíèÿ (V~105 ñì�ñ–1).
Ìñ-èìïóëüñû ïðåäâàðÿþòñÿ ìêñ-èìïóëüñàìè, ÷òî
îçíà÷àåò, ÷òî äèíàìè÷åñêîå äâèæåíèå äèñëîêàöèîí-
íûõ ñêîïëåíèé èíèöèèðóåò òåðìîñòèìóëèðîâàííîå
ôîðìèðîâàíèå è äâèæåíèå äèñëîêàöèîííûõ ëàâèí
ïðè ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè.
8. Ìåòàëëîãðàôè÷åñêîå èçó÷åíèå ñêà÷êîîáðàçíîé
äåôîðìàöèè
Ïðàêòè÷åñêè ñ ìîìåíòà îáíàðóæåíèÿ ÍÒÑÄ äåëà-
þòñÿ ïîïûòêè ìèêðîñêîïè÷åñêèõ íàáëþäåíèé. Îíè
áûëè íàïðàâëåíû íà ïîèñêè ðàçëè÷èé â èçìåíåíèÿõ
ìèêðîñòðóêòóðû â îáðàçöàõ ñ ïðåðûâèñòûì ñêîëüæå-
íèåì è áåç. Èññëåäîâàíèÿ íà ìîíîêðèñòàëëàõ ìåäè
ïðîâîäèëè ïîñëå îáëó÷åíèÿ íåéòðîíàìè ïðè èíòåã-
ðàëüíîì ïîòîêå 1,5�1020 íåéòðîí/ñì2. Ýêñïåðèìåíòû
ïðîâîäèëè â óñëîâèÿõ ðàñòÿæåíèÿ ñ ïîñòîÿííîé ñêî-
ðîñòüþ ïðè 4,2 Ê. Îáëó÷åíèå ïðèâåëî ê èçìåíåíèþ
êðèâîé äåôîðìèðîâàíèÿ, â ðåçóëüòàòå ÷åãî äåôîðìà-
öèÿ íà÷èíàëàñü ñî ñêà÷êîâ, ÷òî ïîçâîëèëî èçó÷àòü ìèê-
ðîñêîïè÷åñêóþ êàðòèíó äåôîðìàöèè ïðè ñêà÷êàõ. Ñíà-
÷àëà îáðàçåö áûë ðàñòÿíóò íà íåáîëüøóþ äåôîðìàöèþ
0,1 ìì, â ïðîöåññå êîòîðîé íàáëþäàëîñü 5 ñêà÷êîâ.
Ïîñëå ýòîãî îáðàçåö îòîãðåâàëñÿ äî êîìíàòíîé òåìïå-
ðàòóðû è èçó÷àëñÿ â ìèêðîñêîïå ïðè 250-êðàòíîì óâå-
ëè÷åíèè. Íà ïîâåðõíîñòè îáðàçöà íàáëþäàëîñü150
ëèíèé ñêîëüæåíèÿ. Êàæäîé ëèíèè ñîîòâåòñòâóþò ïðè-
áëèçèòåëüíî 104 äèñëîêàöèé, ò.å. êàæäûé ñêà÷îê ñâÿ-
çàí ñ 30 ëèíèÿìè èëè ñ 3�105 äèñëîêàöèé.
 ðàáîòå [51] áûëè ïðîâåäåíû ìèêðîñêîïè÷åñêèå
èññëåäîâàíèÿ îáðàçöîâ ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîãî àëþ-
ìèíèÿ (ðàçìåð çåðåí 100 ìêì) ÷èñòîòîé 99,3%, äåôîð-
ìèðîâàííûõ ïðè 1,3 Ê. Ïîâåðõíîñòü öèëèíäðè÷åñêèõ
îáðàçöîâ ýëåêòðîëèòè÷åñêè ïîëèðîâàëàñü. Êðîìå òî-
ãî, äëÿ èçó÷åíèÿ ñòðóêòóðû íà áîêîâîé ïîâåðõíîñòè
áûëà âûðåçàíà ïëîùàäêà. Ðàñòÿæåíèå îáðàçöîâ ïðî-
âîäèëîñü ñî ñêîðîñòüþ 3,5�10–4 ñ–1. Áûëè èññëåäîâà-
íû îáðàçöû ïîñëå äåôîðìàöèè íà 30% ïðè 1,3 Ê, ó êî-
òîðûõ íà êðèâîé íàáëþäàëîñü áîëüøîå êîëè÷åñòâî
ñêà÷êîâ (N ~ 20). Ó òàêèõ îáðàçöîâ íà ôîíå òîíêî-
ãî ñêîëüæåíèÿ, ñâîéñòâåííîãî íèçêîòåìïåðàòóðíîìó
äåôîðìèðîâàíèþ ÃÖÊ ìåòàëëîâ, â íåêîòîðûõ çåðíàõ
âîçíèêàþò ãðóáûå ïîëîñû ñêîëüæåíèÿ, êîòîðûå ðàñ-
ïðåäåëÿþòñÿ ïî ñå÷åíèþ îáðàçöà áîëåå èëè ìåíåå
ðàâíîìåðíî. Ïîÿâëåíèå ñêà÷êîâ íå ñâÿçàíî ñ ëîêàëè-
çàöèåé ñêîëüæåíèÿ â êàêîì-ëèáî îäíîì ìåñòå (ñ îáðà-
çîâàíèåì ìèêðîñêîïè÷åñêèõ «øååê»).
Ïðîôèëîãðàôèðîâàíèå ïîâåðõíîñòè ïîëèêðèñòàë-
ëè÷åñêèõ îáðàçöîâ òåõíè÷åñêè ÷èñòîãî òèòàíà è òèòà-
íîâûõ ñïëàâîâ ïîñëå äåôîðìèðîâàíèÿ íèæå 20 Ê ïî-
êàçàëî [104] , ÷òî êàæäîìó ñêà÷êó íà äåôîðìàöèîííîé
êðèâîé ñîîòâåòñòâóåò «øåéêà» íà åãî ðàáî÷åé ÷àñòè,
êîòîðàÿ âîçíèêàåò â ðàíåå íåäåôîðìèðîâàííîì ìåñòå
è â äàëüíåéøåì ìîæåò ñëèòüñÿ ñ ñîñåäíèìè «øåéêà-
ìè». Ýêñïåðèìåíòû íà ïîëèêðèñòàëëàõ íåðæàâåþùèõ
õðîìîíèêåëåâûõ ñïëàâîâ ïîêàçàëè [77], ÷òî òå îáðàç-
öû, ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ êîòîðûõ áûëà ñêà÷êî-
îáðàçíîé, îáíàðóæèâàëè íà äëèíå ðàáî÷åé ÷àñòè íå-
ñêîëüêî ëîêàëüíûõ ñóæåíèé.  òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà
ñêà÷êîâ äåôîðìèðóþùåãî íàïðÿæåíèÿ â ïðîöåññå
ðàñòÿæåíèÿ áûëî íåìíîãî, óäàëîñü óñòàíîâèòü, ÷òî èõ
÷èñëî ñîâïàäàåò ñ ÷èñëîì ëîêàëüíûõ ñóæåíèé.
Íåñêîëüêî ðàçëè÷íûå ðåçóëüòàòû ïîëó÷åíû íà ÎÖÊ
ìåòàëëàõ. Ïðè äåôîðìàöèè ñæàòèåì ìîíîêðèñòàëëà
òàíòàëà [45] ïðè 4,2 Ê ïîñëå ïåðâîãî ñêà÷êà íàáëþäà-
ëàñü ãåòåðîãåííàÿ äåôîðìàöèÿ â âèäå áîëüøîãî ÷èñëà
òîíêèõ ïîëîñ ñêîëüæåíèÿ, ïîêðûâàþùèõ îêîëî ïîëî-
âèíû äåôîðìèðóåìîé ÷àñòè îáðàçöà. Èññëåäîâàíèÿ íà
ìîíîêðèñòàëëàõ íèîáèÿ [39] è òàíòàëà [107] ïîêàçàëè,
÷òî ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ ïðè 4,2 Ê ïðîòåêàåò ñ îá-
ðàçîâàíèåì áîëüøèõ ñêà÷êîâ íàãðóçêè íà êðèâîé ðàñ-
òÿæåíèÿ è ãðóáûõ ìàêðîñäâèãîâ íà îáðàçöå.
Äåòàëüíîå èññëåäîâàíèå ëîêàëèçàöèè ñêîëüæåíèÿ
ïðè ÑÄ ìîíîêðèñòàëëè÷åñêîãî íèîáèÿ ïðè 4,2 Ê ïðî-
âåäåíî â [41]. Äëÿ àíàëèçà ñòåïåíè ëîêàëèçàöèè áûë
âûáðàí îáðàçåö, êîòîðûé äåôîðìèðîâàëñÿ ïðè 4,2 Ê
ïîñëåäîâàòåëüíî 3 ðàçà ñ ïîñëåäóþùèì îòîãðåâîì è
èçó÷åíèåì ìàêðîñòðóêòóðû îáðàçöà. Ïîêàçàíî, ÷òî
áîëüøèå ñêà÷êè íàãðóçêè îòâå÷àþò ïîÿâëåíèþ ïîëîñ
êàòàñòðîôè÷åñêîãî ñäâèãà. Àíàëèç ðåçóëüòàòîâ ïîêà-
çûâàåò î÷åíü âûñîêóþ ñòåïåíü ëîêàëèçàöèè äåôîðìà-
902 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9
Â.Â. Ïóñòîâàëîâ
öèè ïðè ÑÄ. Ïðåðûâèñòàÿ äåôîðìàöèÿ äî 11% ïî÷òè
íà 3 4/ ñâîåé âåëè÷èíû ñâåëàñü ê ëîêàëüíîé äåôîðìà-
öèè â ÷åòûðåõ ìåñòàõ, ñîñòàâëÿþùèõ ñîîòâåòñòâåííî
9,5; 1,8; 3,2 è 3,0% äëèíû ðàáî÷åé ÷àñòè.  ýòèõ îáúå-
ìàõ ñäâèãîâàÿ äåôîðìàöèÿ äîñòèãàëà íåñêîëüêî ñîòåí
ïðîöåíòîâ (äëÿ îäíîé èç ïîëîñ äî 900%) íàðÿäó ñ îá-
ëàñòÿìè îáðàçöà, ãäå ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ èëè
âîîáùå îòñóòñòâóåò, èëè, ïî êðàéíåé ìåðå, íà 2,5 ïî-
ðÿäêà ìåíüøå.  íèîáèè ñêà÷êè íàãðóçêè ñîñòàâëÿ-
ëè 22–48% äåôîðìèðóþùåãî íàïðÿæåíèÿ (â íèîáèè
ñðàâíèìîé ÷èñòîòû [39] çàôèêñèðîâàíû ñêà÷êè, ñî-
ñòàâëÿþùèå 70%).  ÃÖÊ êðèñòàëëàõ âåëè÷èíà ñêà÷-
êîâ íå ïðåâûøàåò 10–12% äåôîðìèðóþùåãî íàïðÿæå-
íèÿ [26].
Ýêñïåðèìåíòû íà ìîíîêðèñòàëëàõ íèîáèÿ, âûðàùåí-
íûõ ìåòîäîì ýëåêòðîëó÷åâîé ïëàâêè (R293/R4,2 ~ 150),
ïîêàçàëè [43], ÷òî îáðàçöû ïðè 4,2 Ê äåôîðìèðîâà-
ëèñü ïðè ñæàòèè âñåãäà ñêà÷êîîáðàçíî, îäíàêî â ðàç-
íûõ ñëó÷àÿõ ñïàäó íàãðóçêè ìîãóò ñîîòâåòñòâîâàòü
ðàçëè÷íûå ñòðóêòóðíûå îáðàçîâàíèÿ. Ìåòàëëîãðàôè-
÷åñêîå èçó÷åíèå ïîâåðõíîñòè îáðàçöîâ ïîñëå êàæäîãî
ñêà÷êà ïîçâîëèëî îïðåäåëèòü âèä ïëàñòè÷åñêîé äåôîð-
ìàöèè (ñêîëüæåíèå èëè äâîéíèêîâàíèå) è äåéñòâóþùèå
êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèå ñèñòåìû. Îêàçàëîñü âîçìîæíûì
âûäåëèòü îñíîâíûå âèäû ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè,
õàðàêòåðíûå êàê ïðè ñæàòèè, òàê è ïðè ðàñòÿæåíèè.
1. Íàáëþäàëîñü îáðàçîâàíèå îäíîé èëè íåñêîëüêèõ
äâîéíèêîâûõ ïðîñëîåê ïî îäíîé èëè äâóì ñèñòåìàì
îäíîâðåìåííî. Ïðè ñæàòèè äåéñòâîâàëè ìàêñèìàëüíî
íàãðóæåííûå ñèñòåìû ( )[ ]211 111 è ( )[ ]211 1 11 . Ïðè ðàñ-
òÿæåíèè äåéñòâîâàëè ñèñòåìû ( )[ ]1 1 2 111 è ( )[ ]1 1 2 1 11 .
2. Ïðîèñõîäèëî îáðàçîâàíèå ïîëîñ êàòàñòðîôè-
÷åñêîãî ñäâèãà øèðèíîé 0,2–0,5 ìì è óäåëüíûì ñäâè-
ãîì 1–3 ïî ñèñòåìàì ( )[ ]211 111 (ðàñòÿæåíèå, ñæàòèå) è
( )[ ]101 1 11 (òîëüêî ðàñòÿæåíèå).
Ïåðâûå ñêà÷êè, êàê ïðàâèëî, ñîîòâåòñòâîâàëè
äâîéíèêîâàíèþ, à ïîñëåäóþùèå — ñêîëüæåíèþ, õîòÿ
íàáëþäàëèñü ñëó÷àè, êîãäà êðèñòàëë äåôîðìèðîâàëñÿ
òîëüêî ñêîëüæåíèåì èëè òîëüêî äâîéíèêîâàíèåì.
Ýêñïåðèìåíòû íà òèòàíîâûõ ñïëàâàõ, ïðîâåäåí-
íûå ïðè 4,2 Ê â ðàáîòå [69], ïîêàçàëè, ÷òî ïðè ìàëûõ
ñêîðîñòÿõ äåôîðìàöèè (0,88�10–3 ñ–1) CÄ ñîïðîâîæ-
äàåòñÿ îáðàçîâàíèåì ãðóáûõ ïîëîñ ñêîëüæåíèÿ íà äå-
ôîðìèðóåìîé ÷àñòè îáðàçöà, ïðè÷åì ïðàêòè÷åñêè
êàæäîìó ñêà÷êó ñîîòâåòñòâóåò îáðàçîâàíèå îäíîé ïî-
ëîñû ñêîëüæåíèÿ. Ðàñïðîñòðàíåíèå èõ ïî îáðàçöó íî-
ñèò ñòàòèñòè÷åñêèé õàðàêòåð, â êîíöå äåôîðìàöèè
ïðîèñõîäèò ðàçðóøåíèå ñäâèãîì ïî îäíîé èç ñóùåñ-
òâóþùèõ èëè âíîâü îáðàçîâàâøèõñÿ ïîëîñ ñêîëüæå-
íèÿ. Ñ ïîâûøåíèåì ñêîðîñòè äî 0,83�10–2ñ–1 ÑÄ íå
íàáëþäàåòñÿ, à ãðóáûå ïîëîñû íà ðàáî÷åé ÷àñòè îá-
ðàçöà íå îáðàçóþòñÿ.
 ðàáîòå [84] îñóùåñòâëÿëàñü äåôîðìàöèÿ âûñîêî-
ìàðãàíöîâèñòîé ñòàëè (25 Mn) â æèäêîì ãåëèè ñ ïî-
ñòîÿííîé ñêîðîñòüþ íàãðóæåíèÿ 10 Í�ñ–1. Äëÿ íàáëþ-
äåíèÿ ìèêðîðàñïðåäåëåíèÿ äåôîðìàöèè è ïåðåäà÷è
òåïëà èñïîëüçîâàíà ñèñòåìà ïðÿìîãî íàáëþäåíèÿ ó
ïîâåðõíîñòè îáðàçöà, ñîñòîÿùàÿ èç äâóõ ñâåòîâîäîâ
(îñâåùåíèÿ è èçîáðàæåíèÿ) è òåëåâèçèîííîé êàìåðû.
Ïåðåä âîçíèêíîâåíèåì ÑÄ ó ïîâåðõíîñòè îáðàçöà íà-
áëþäàëîñü çàðîæäåíèå ìàëûõ ïóçûðüêîâ èëè êèïå-
íèå. Îäíàêî äîñòàòî÷íî ÷åòêîé ñâÿçè ìåæäó íàáëþäà-
åìûìè ïóçûðÿìè è äåôîðìàöèåé ïîêà íå ïîëó÷åíî
èç-çà îãðàíè÷åííîãî ðàçðåøåíèÿ ñâåòîâîäà. Ñóùåñò-
âåííî, ÷òî ãåëèé êèïåë íå ïî âñåé ïîâåðõíîñòè.
9. Ñïåöèàëüíûå èññëåäîâàíèÿ ñêà÷êîîáðàçíîé
äåôîðìàöèè
9.1. Èçó÷åíèå ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè ìåòîäîì
èçìåðåíèÿ ýëåêòðîñîïðîòèâëåíèÿ
Íîâûå âîçìîæíîñòè â èçó÷åíèè ýëåêòðîñîïðîòèâ-
ëåíèÿ âîçíèêàþò, åñëè â êà÷åñòâå äàò÷èêà òåìïåðàòó-
ðû è äåôîðìàöèè âûáðàòü ñàì îáðàçåö, èçìåðÿÿ åãî
ñîïðîòèâëåíèå R. Ïðè ýòîì èçó÷àåòñÿ èçìåíåíèå òåì-
ïåðàòóðû îáðàçöà â ïðîöåññå ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìà-
öèè, âêëþ÷àÿ ñêà÷êè íàãðóçêè, è ðàñïðåäåëåíèå ïî îá-
ðàçöó ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè ïðè ñêà÷êå [108]. Â
ïåðâîì ñëó÷àå èñïîëüçóåòñÿ ñèëüíàÿ çàâèñèìîñòü R
îáðàçöà îò òåìïåðàòóðû â îáëàñòè N–S ïåðåõîäà, âî
âòîðîì — íåçàâèñèìîñòü ñîïðîòèâëåíèÿ îò òåìïåðà-
òóðû âûøå Òñ è ÷óâñòâèòåëüíîñòü R ê èçìåíåíèþ ãåî-
ìåòðèè è äåôåêòíîé ñòðóêòóðû îáðàçöà.
Ýêñïåðèìåíòû ïðîâîäèëè íà ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîì
Al ÷èñòîòîé 99,5% â óñëîâèÿõ ðàñòÿæåíèÿ ñî ñêîðîñ-
òüþ 1�10–4ñ–1 â ñðåäå æèäêîãî 3Íå [109]. Ñèíõðîííàÿ
ðåãèñòðàöèÿ êðèâûõ äåôîðìàöèè è ñîïðîòèâëåíèÿ â
ðàéîíå ñâåðõïðîâîäÿùåãî ïåðåõîäà ïðè äåôîðìàöèè,
ïðåäøåñòâóþùåé ÑÄ, ïîçâîëèëà èçìåðèòü ïîâûøå-
íèå òåìïåðàòóðû äåôîðìèðóåìîãî îáðàçöà, êîòîðîå
ñîñòàâëÿëî 0,02 Ê. Íåçàâèñèìîñòü R îò òåìïåðàòóðû
ïðè Ò � Òñ è ÷óâñòâèòåëüíîñòü R ê èçìåíåíèþ ãåîìåò-
ðèè è äåôåêòíîé ñòðóêòóðû îáðàçöà ïîçâîëèëè èññëå-
äîâàòü ïðîñòðàíñòâåííîå ðàñïðåäåëåíèå äåôîðìàöèè
ïðè ñêà÷êå. Íà ðèñ. 30 ïðèâåäåíî ïî äâå ñèíõðîííî çà-
ðåãèñòðèðîâàííûå êðèâûå èçìåíåíèÿ R (âåðõíèå) è �
(íèæíèå). Ðèñóíîê 30,à îòíîñèòñÿ ê ñëó÷àþ, êîãäà èç-
ìåðÿåòñÿ R âñåãî îáðàçöà, ðèñ. 30,á — åãî ïîëîâèíû.
 îáîèõ ñëó÷àÿõ ïëàâíîé ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè
ñîîòâåòñòâóåò ìîíîòîííîå âîçðàñòàíèå ýëåêòðîñîïðî-
òèâëåíèÿ, à êàæäîìó ñêà÷êó íàãðóçêè � îòâå÷àåò ñêà-
÷îê R. Ïðè èçìåðåíèè ñîïðîòèâëåíèÿ ïîëîâèíû îá-
ðàçöà ñêà÷êè R íàáëþäàþòñÿ ïðèáëèçèòåëüíî äëÿ
ïîëîâèíû èç îáùåãî ÷èñëà ñêà÷êîâ íàãðóçêè. Ýòî ñâè-
äåòåëüñòâóåò î íåêîòîðîé ëîêàëèçàöèè ïëàñòè÷åñêîé
äåôîðìàöèè ïðè ñêà÷êå íàãðóçêè.
Ïðåðûâèñòûé õàðàêòåð ïëàñòè÷åñêîãî òå÷åíèÿ òèòà-
íîâîãî ñïëàâà Ti–Al–Zr–Nb èçó÷åí â [89] ìåòîäîì èç-
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9 903
ìåðåíèÿ ýëåêòðîñîïðîòèâëåíèÿ ñ ïîìîùüþ ñèí-
õðîííîé çàïèñè èçìåíåíèÿ ýëåêòðîñîïðîòèâëåíèÿ è äå-
ôîðìèðóþùåãî íàïðÿæåíèÿ. Äåôîðìèðîâàíèå ñïëàâà
ïðè 4,2 Ê ïîêàçàëî, ÷òî åãî õàðàêòåðíîé îñîáåííîñòüþ
ÿâëÿåòñÿ ïîÿâëåíèå ñðûâîâ íàãðóçêè è îñöèëëÿöèé
ýëåêòðîñîïðîòèâëåíèÿ. Âáëèçè ïðåäåëà òåêó÷åñòè àì-
ïëèòóäû ñêà÷êîâ �� è èçìåíåíèå ýëåêòðîñîïðîòèâëåíèÿ
�R íåâåëèêè. Ñ ðîñòîì äåôîðìàöèè �� è �R âîçðàñòà-
þò, à ÷àñòîòà ñêà÷êîâ óìåíüøàåòñÿ.  îáëàñòè ðàçâèòûõ
äåôîðìàöèé íàáëþäàåòñÿ êîððåëÿöèÿ ìåæäó �� è �R:
ñêà÷êó íàïðÿæåíèÿ îòâå÷àåò êðàòêîâðåìåííîå óâåëè÷å-
íèå ñîïðîòèâëåíèÿ. Âáëèçè ïðåäåëà òåêó÷åñòè òàêîå ñî-
îòâåòñòâèå íå íàáëþäàåòñÿ. Ïðîâåäåííîå èññëåäîâàíèå
äåôåêòîâ ñòðóêòóðû ñ ïîìîùüþ òðàíñìèññèîííîé ýëåê-
òðîííîé ìèêðîñêîïèè îáíàðóæèëî ñêîïëåíèå ïðèçìà-
òè÷åñêèõ äèñëîêàöèé îêîëî èñõîäíûõ ìàðòåíñèòíûõ
âûäåëåíèé. Ìàðòåíñèò èãðàåò äâîÿêóþ ðîëü — ìåñòà çà-
ðîæäåíèÿ ïðèçìàòè÷åñêèõ äèñëîêàöèé è ñòîïîðà äëÿ èõ
äâèæåíèÿ. Èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû îáðàçöà â ïðîöåññå
ñêà÷êîîáðàçíîãî ïëàñòè÷åñêîãî òå÷åíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî
åå ïîâûøåíèå íå ïðåâûøàåò ïðèìåðíî 0,3 Ê.
9.2. Âëèÿíèå ñâåðõïðîâîäÿùåãî ïåðåõîäà
Ñîçäàíèå íîâîé äåôîðìàöèîííîé òåõíèêè [109]
ïîçâîëèëî ðàñøèðèòü èíòåðâàë èçìåðåíèé äî 0,4 Ê.
Òåì ñàìûì âîçíèêëà óíèêàëüíàÿ âîçìîæíîñòü èçó÷å-
íèÿ âëèÿíèÿ ñâåðõïðîâîäÿùåãî ïåðåõîäà íà ÑÄ. Ïðè
ñâåðõïðîâîäÿùåì ïåðåõîäå âåñüìà íåçíà÷èòåëüíî (íà
äîëè ïðîöåíòà) èçìåíÿåòñÿ äåôîðìèðóþùåå íàïðÿæå-
íèå èç-çà óìåíüøåíèÿ ýëåêòðîííîãî òîðìîæåíèÿ äèñ-
ëîêàöèé, íî î÷åíü ñóùåñòâåííî èçìåíÿþòñÿ òåïëîâûå
ñâîéñòâà (òåïëîåìêîñòü è òåïëîïðîâîäíîñòü) îáðàçöà.
Ýêñïåðèìåíòû áûëè ïðîâåäåíû íà ÷èñòûõ ìåòàë-
ëàõ (àëþìèíèé, ñâèíåö, èíäèé, îëîâî) è ñïëàâàõ (àëþ-
ìèíèé–ìàãíèé, àëþìèíèé–ìàðãàíåö, àëþìèíèé–ëè-
òèé, îëîâî–êàäìèé), è âî âñåõ ñëó÷àÿõ êà÷åñòâåííî
íàáëþäàëñÿ îäèí è òîò æå ðåçóëüòàò: ïåðåõîä îáðàçöà
â ñâåðõïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå ïðèâîäèò ê ñóùåñòâåí-
íîìó îñëàáëåíèþ íèçêîòåìïåðàòóðíîé ìàêðîñêîïè-
÷åñêîé ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè èëè ê åå èñ÷åçíî-
âåíèþ (ðèñ. 31). Èñ÷åçíîâåíèå âëèÿíèÿ NS-ïåðåõîäà
íà ÍÒÑÄ ïðè áîëüøèõ äåôîðìàöèÿõ â ïðî÷íûõ àëþ-
ìèíèåâûõ ñïëàâàõ, ñêîðåå âñåãî, ñâÿçàíî ñ íåáîëüøèì
(îò 0,5 äî 1,2 Ê) ðàçîãðåâîì îáðàçöà è ïåðåõîäîì çà
ñ÷åò ðàçîãðåâà â íîðìàëüíîå ñîñòîÿíèå. Äåòàëüíîå
ðàññìîòðåíèå èìåþùèõñÿ ðåçóëüòàòîâ è àíàëèç çàêî-
íîìåðíîñòåé ñîäåðæàòñÿ â ðàáîòå [1].
10. Ñòàòèñòè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ
íèçêîòåìïåðàòóðíîé ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè
Ïðîöåññ ìíîãîêðàòíîãî ïîâòîðåíèÿ ñêà÷êîâ, íàðÿ-
äó ñ çàêîíîìåðíûìè èçìåíåíèÿìè ñðåäíèõ çíà÷åíèé
ïàðàìåòðîâ, ñîäåðæèò çàìåòíûé ýëåìåíò ñëó÷àéíîñòè
â ÷åðåäîâàíèè çíà÷åíèé ïàðàìåòðîâ îòäåëüíûõ ñêà÷-
êîâ, â ñâÿçè ñ ÷åì ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ êðèâàÿ íàïðÿæå-
íèå–äåôîðìàöèÿ ñî ñêà÷êàìè èìååò õàðàêòåð ãðàôè-
÷åñêîé çàïèñè íåñòàöèîíàðíîãî ñëó÷àéíîãî ïðîöåññà.
Ïîýòîìó áûëî âûïîëíåíî íåñêîëüêî ðàáîò, ïîñâÿùåí-
íûõ èññëåäîâàíèþ ÍÒÑÄ ìåòîäàìè ìàòåìàòè÷åñêîé
904 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9
Â.Â. Ïóñòîâàëîâ
R
t
à
á
�
R
�
Ðèñ. 30. Ñèíõðîííî çàðåãèñòðèðîâàííûå êðèâûå ýëåê-
òðîñîïðîòèâëåíèÿ R (âåðõíèå êðèâûå) è íàãðóçêè (íèæ-
íèå êðèâûå) ïðè èçìåðåíèè ýëåêòðîñîïðîòèâëåíèÿ âñåãî
îáðàçöà (à) è åãî ïîëîâèíû (á). Ò ~ 1,2 Ê (Ò � Òñ) [112].
0,1% 1
Ì
Ï
à
� = 1%
2%
7%
8%
N
S
N
N
N
N
S
S
S
N
N
N
�
�
�
�
Ðèñ. 31. Ó÷àñòêè êðèâîé ðàñòÿæåíèÿ ïîëèêðèñòàëëîâ
Al–1,85 àò.% Mg ñ èçìåíåíèåì ýëåêòðîííîãî ñîñòîÿíèÿ îá-
ðàçöà â ïðîöåññå äåôîðìàöèè, �� = 1,1�10
–3
ñ
–1
; Ò = 0,48 Ê [1].
ñòàòèñòèêè.  ðàáîòå [110] äëÿ ñòàòèñòè÷åñêîé îáðà-
áîòêè èñïîëüçîâàëè êðèâûå ðàñòÿæåíèÿ ïîëèêðèñòàë-
ëîâ è ìîíîêðèñòàëëîâ Al ÷èñòîòîé 99,5%, äåôîðìèðî-
âàííûõ ïðè 1,2–1,5 Ê. Ðåçóëüòàòû ïðîâåäåííîãî
ñòàòèñòè÷åñêîãî àíàëèçà ïîêàçàëè, ÷òî ïðè íèçêîòåì-
ïåðàòóðíûõ ñêà÷êàõ âäîëü ýêñïåðèìåíòàëüíûõ êðè-
âûõ íàáëþäàåòñÿ ñèñòåìàòè÷åñêîå çàêîíîìåðíîå
èçìåíåíèå ñðåäíèõ çíà÷åíèé ïàðàìåòðîâ, îäíàêî êîð-
ðåëÿöèîííàÿ ñâÿçü ìåæäó ïàðàìåòðàìè ñîñåäíèõ
ñêà÷êîâ ñëàáàÿ. Ýòî ïîçâîëèëî âûñêàçàòü ïðåäïîëî-
æåíèå, ÷òî, ïî-âèäèìîìó, â ïðîöåññå ÑÄ ïëàñòè÷åñ-
êèå ñäâèãè íå ðàñïðåäåëÿþòñÿ ðàâíîìåðíî ïî âñåìó
îáúåìó îáðàçöà, à ëîêàëèçóþòñÿ â îòäåëüíûõ åãî ìåñ-
òàõ òàê, ÷òî êàæäîìó ñêà÷êó îòâå÷àåò íåêîòîðîå íå-
áîëüøîå êîëè÷åñòâî ìåñò ëîêàëèçàöèè ñäâèãîâ. Ýòî
êîëè÷åñòâî ìîãëî çàìåòíî ìåíÿòüñÿ îò ñêà÷êà ê ñêà÷-
êó, ÷òî âûçûâàëî ñòàòèñòè÷åñêèé ðàçáðîñ.
 [76] ìåòîäàìè ñòàòèñòèêè èçó÷àëè âëèÿíèå õèìè-
÷åñêîãî ñîñòàâà (óãëåðîäà, êðåìíèÿ, ìàðãàíöà, õðîìà,
íèêåëÿ, àçîòà, ñåðû è ôîñôîðà) íà êîëè÷åñòâî ñêà÷êîâ
è âåëè÷èíó ìàêñèìàëüíîé àìïëèòóäû ñêà÷êà íåêîòî-
ðûõ õðîìîíèêåëåâûõ ñòàëåé, äåôîðìèðîâàííûõ ïðè
4,2 Ê. Ýòî èññëåäîâàíèå ïîêàçàëî, ÷òî èçìåíåíèå õè-
ìè÷åñêîãî ñîñòàâà õðîìîíèêåëåâûõ ñòàëåé âëèÿåò íà
ïàðàìåòðû ÍÒÑÄ. Íàïðèìåð, ñ ðîñòîì ñîäåðæàíèÿ
àçîòà îò 0,13 äî 0,42% ÷èñëî ñêà÷êîâ óìåíüøàåòñÿ, à
íîðìèðîâàííàÿ ìàêñèìàëüíàÿ àìïëèòóäà ðàñòåò.
Ïîñëå îáíàðóæåíèÿ ýëåêòðè÷åñêèõ ýôôåêòîâ ïðè
äåôîðìàöèè êðèñòàëëîâ, ñâÿçàííûõ ñ ýôôåêòîì óâëå-
÷åíèÿ ýëåêòðîíîâ ïðîâîäèìîñòè äâèæóùèìèñÿ äèñ-
ëîêàöèÿìè [21], ñïåöèàëüíûìè ýêñïåðèìåíòàìè áûëà
óñòàíîâëåíà êîððåëÿöèÿ ýëåêòðè÷åñêèõ èìïóëüñîâ
ñî ñêà÷êàìè íàãðóçêè. Ïîýòîìó â ðàáîòàõ [111–113]
èññëåäîâàíèå ÑÄ ñîñòîÿëî â ïðîâåäåíèè ñòàòèñòè÷åñ-
êîãî àíàëèçà ýëåêòðè÷åñêèõ èìïóëüñîâ íà ìîíîêðèñ-
òàëëàõ íèîáèÿ (äâîéíèêîâàíèå) è àëþìèíèÿ (ñêîëü-
æåíèå). Çàêîíîìåðíîñòè ðàçâèòèÿ äåôîðìàöèîííîãî
äâîéíèêîâàíèÿ íèîáèÿ è äèñëîêàöèîííîãî ñêîëüæå-
íèÿ àëþìèíèÿ ïðè ñêà÷êàõ ÿâëÿþòñÿ ñòàòèñòè÷åñêè
ïîäîáíûìè, íåñìîòðÿ íà ðàçëè÷èå ôîðì äåôîðìàöèè
è ìàñøòàáà àìïëèòóä èìïóëüñîâ. Ýòî ïîçâîëÿåò âû-
ñêàçàòü ïðåäïîëîæåíèå îá óíèâåðñàëüíîñòè çàêîíî-
ìåðíîñòåé, îïðåäåëÿþùèõ ñòàòèñòèêó äèíàìè÷åñêèõ
äåôîðìàöèîííûõ ïðîöåññîâ â óñëîâèÿõ ÍÒÑÄ ðàç-
ëè÷íîé ïðèðîäû.
 [57] ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòàëü-
íûõ èññëåäîâàíèé ñòàòèñòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê íèç-
êîòåìïåðàòóðíîé ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè ïîëè-
êðèñòàëëîâ ñïëàâîâ Cu–12 àò.% Be– 0,2 àò.% Co.
Âëèÿíèå äåôîðìàöèè ïîêàçàëî, ÷òî íà÷àëüíàÿ ÷àñòü
ñêà÷êîîáðàçíîé êðèâîé (� � 5%) èìååò ñèëüíî âûðà-
æåííîå äåôîðìàöèîííîå óïðî÷íåíèå è øóìîïîäîá-
íûé (õàîòè÷åñêèé) õàðàêòåð ñêà÷êîâ. Ïðè � 5% êî-
ýôôèöèåíò óïðî÷íåíèÿ óìåíüøàåòñÿ è ñòàíîâèòñÿ
ïîñòîÿííûì, à ñêà÷êè — áîëåå ðåãóëÿðíûìè, ÷òî ïðè-
âîäèò ê óìåíüøåíèþ øèðèíû ðàñïðåäåëåíèé èõ
àìïëèòóä. Âëèÿíèå ñêîðîñòè äåôîðìàöèè íà ñòàòèñ-
òèêó âåëè÷èí ñêà÷êîâ íàïðÿæåíèÿ èçó÷àëîñü íà âòî-
ðîé, êâàçèñòàöèîíàðíîé ñòàäèè äåôîðìàöèè. Ïðè
íèçêèõ ñêîðîñòÿõ äåôîðìàöèè ãèñòîãðàììû àìïëèòóä
ñêà÷êîâ èìåþò êîëîêîëîîáðàçíóþ ôîðìó, ïðè áîëü-
øèõ ñêîðîñòÿõ ñòàíîâÿòñÿ àñèììåòðè÷íûìè ìîíîòîí-
íî ñïàäàþùèìè ðàñïðåäåëåíèÿìè.
Ñòàòèñòè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ ÑÄ â íîðìàëüíîì è
ñâåðõïðîâîäÿùåì ñîñòîÿíèÿõ ïðîâåäåíû íà òâåðäîì
ðàñòâîðå Al–3,8 àò.% Li [114,115]. Îáðàçöû äåôîðìè-
ðîâàëèñü ðàñòÿæåíèåì ñî ñêîðîñòüþ 10–6 ñ–1 ïðè 0,5 Ê.
Òàê êàê òåìïåðàòóðà ýêñïåðèìåíòà áûëà íèæå òåìïå-
ðàòóðû ñâåðõïðîâîäÿùåãî ïåðåõîäà (~1,1 Ê), äåôîð-
ìàöèÿ â íîðìàëüíîì ñîñòîÿíèè îñóùåñòâëÿëàñü â
ìàãíèòíîì ïîëå, ïðåâûøàþùåì êðèòè÷åñêîå. Ìèíè-
ìàëüíûé ðåãèñòðèðóåìûé ñêà÷îê íàãðóçêè ñîñòàâëÿë
0,1 ÌÏà. Ñðàâíåíèå êðèâûõ ðàñòÿæåíèÿ â íîðìàëü-
íîì è ñâåðõïðîâîäÿùåì ñîñòîÿíèÿõ ïîêàçûâàåò
ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå ýëåêòðîííîãî ñîñòîÿíèÿ îá-
ðàçöà íà ÍÒÑÄ. Âîçíèêíîâåíèå ÍÒÑÄ â N-ñîñòîÿíèè
ïðîèñõîäèò â ôîðìå áîëüøîãî ÷èñëà ñêà÷êîâ ìàëîé
àìïëèòóäû. Âîçíèêíîâåíèå ÍÒÑÄ â S-ñîñòîÿíèè ïðî-
èñõîäèò ïðè ñóùåñòâåííî áóëüøèõ êðèòè÷åñêèõ äå-
ôîðìàöèÿõ, ïðè÷åì ñíà÷àëà ñêà÷êè ÷åðåäóþòñÿ ñ
ó÷àñòêàìè ïëàâíîãî òå÷åíèÿ. Ñóùåñòâåííî ðàçëè÷àåò-
ñÿ ÷èñëî ðåãèñòðèðóåìûõ ñêà÷êîâ: â N-ñîñòîÿíèè èõ
1270, â S-cîñòîÿíèè — 450. Ïî ìåðå äåôîðìàöèè àì-
ïëèòóäà ñêà÷êà ��i ïðèíèìàåò ñëó÷àéíûå çíà÷åíèÿ,
äèñïåðñèÿ êîòîðûõ è ñðåäíÿÿ âåëè÷èíà ��m äëÿ óçêî-
ãî èíòåðâàëà íàïðÿæåíèé ìîíîòîííî âîçðàñòàåò â N-
è S-ñîñòîÿíèÿõ.
Äëÿ äàëüíåéøåãî àíàëèçà ñðàâíèâàëàñü ñòàòèñòèêà
ñêà÷êîâ. Ïðè ïîñòðîåíèÿ ãèñòîãðàìì èñïîëüçîâàëè
íîðìèðîâàííûå àìïëèòóäû ñêà÷êà s = ��i/�i, ãäå �i —
äåôîðìèðóþùåå íàïðÿæåíèå â ìîìåíò ñðûâà íàãðóç-
êè. Äëÿ ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè â íîðìàëüíîì
ñîñòîÿíèè êàê â îáëàñòè ìàëûõ íàïðÿæåíèé, ãäå ýô-
ôåêòû ðàçîãðåâà îòñóòñòâóþò, òàê è âî âñåì èíòåðâàëå
íàïðÿæåíèé íàáëþäàåòñÿ àñèììåòðè÷íîå ìîíîòîííî
óáûâàþùåå ðàñïðåäåëåíèå àìïëèòóä. Âåðîÿòíîñòü
ñêà÷êà îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíà åãî àìïëèòóäå. Â
S-ñîñòîÿíèè, ãäå ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ ïðîèñ-
õîäèò ïðè íåáîëüøîì ðàçîãðåâå îáðàçöà âûøå Òñ,
íàáëþäàåòñÿ íîðìàëüíîå (ãàóññîâî) ðàñïðåäåëåíèå
àìïëèòóä ñ ìàêñèìóìîì.  ñëó÷àå íîðìàëüíîãî ñîñòî-
ÿíèÿ ïðè ìàëûõ íàïðÿæåíèÿõ ïîñòðîåíà ïëîòíîñòü
ðàñïðåäåëåíèÿ íîðìèðîâàííûõ àìïëèòóä ñêà÷êîâ
D(s) = (1/n) �n(s)/�s, ãäå n — ïîëíîå ÷èñëî ñêà÷êîâ, à
�n(s) — ÷èñëî ñêà÷êîâ âíóòðè èíòåðâàëà (s – �n(s)/2,
s + �n(s)/2).  ýòîì ñëó÷àå D(s) ~ s–�, � = 2,5±0,3.
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9 905
11. Îñíîâíûå ãèïîòåçû è ïðåäñòàâëåíèÿ î
ïðèðîäå è ìåõàíèçìàõ íèçêîòåìïåðàòóðíîé
ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè
Îäíîâðåìåííî ñ ïóáëèêàöèåé ïåðâûõ ýêñïåðèìåí-
òàëüíûõ èññëåäîâàíèé, â êîòîðûõ íàáëþäàëàñü ÑÄ ïðè
íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ, ïîÿâèëèñü è ïåðâûå ãèïîòåòè-
÷åñêèå îáúÿñíåíèÿ äàííîãî ÿâëåíèÿ. Ïî ìåðå íàêîïëå-
íèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ è óñòàíîâëåíèÿ çàêî-
íîìåðíîñòåé (ñì. ïðåäûäóùèå ðàçäåëû) ãèïîòåçû
óòî÷íÿëèñü, ìîäèôèöèðîâàëèñü. Âûñêàçûâàëèñü íî-
âûå ãèïîòåçû è ñîîáðàæåíèÿ, îáñóæäàëèñü ýêñïåðè-
ìåíòàëüíûå ôàêòû, êîòîðûå ïðîòèâîðå÷àò òåì èëè
èíûì ãèïîòåçàì. Â äàííîì ðàçäåëå ñäåëàíà ïîïûòêà
ñèñòåìàòèçèðîâàòü ãèïîòåçû è ïðåäñòàâëåíèÿ î ÍÒÑÄ.
11.1. Òåðìîìåõàíè÷åñêàÿ íåñòàáèëüíîñòü
Èäåÿ òåïëîâîé íåóñòîé÷èâîñòè ïëàñòè÷åñêîãî òå-
÷åíèÿ ïðèìåíèòåëüíî ê ÍÒÑÄ âïåðâûå áûëà âûñêàçà-
íà â [7,16]. Ãèïîòåçà áûëà èíèöèèðîâàíà ýêñïåðèìåí-
òàëüíûìè èçìåðåíèÿìè íàãðåâà îáðàçöà â ïðîöåññå
ÑÄ àëþìèíèåâîãî ñïëàâà. Ôèçè÷åñêîé ïðè÷èíîé íå-
óñòîé÷èâîñòè ÿâëÿåòñÿ ëàâèíîîáðàçíîå íàðàñòàíèå
âûäåëÿåìîãî â îáðàçöå òåïëà, êîãäà òåïëîâîå ðàç-
óïðî÷íåíèå "#�/#Ò" ïðåâîñõîäèò äåôîðìàöèîííîå
óïðî÷íåíèå ìàòåðèàëà d�$d�. Ïîëó÷åííûé êðèòåðèé
íåóñòîé÷èâîñòè â óñëîâèÿõ àäèàáàòè÷åñêîé òåïëîèçî-
ëÿöèè îáðàçöà ðàâåí
�
� �
� %k C
d d
T
�
# #
/
. (1)
 ïîëüçó ýòîé ãèïîòåçû ñâèäåòåëüñòâóþò óìåíüøåíèå
òåïëîåìêîñòè Ñ è òåïëîïðîâîäíîñòè � îáðàçöà ïðè
ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû, à òàêæå íàáëþäåíèå òåìïå-
ðàòóðíûõ âñïëåñêîâ ïðè ñêà÷êàõ.
 äàëüíåéøåì êîíöåïöèÿ òåïëîâîé íåñòàáèëüíîñòè
áûëà ðàçâèòà â ìíîãî÷èñëåííûõ ðàáîòàõ [45,93,116–133].
Èõ ñîäåðæàíèå ñîñòîèò, â îñíîâíîì, â ëèíåéíîì àíà-
ëèçå óñòîé÷èâîñòè ñèñòåìû óðàâíåíèé, âêëþ÷àþùåé
óðàâíåíèå ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè, óðàâíåíèå òåï-
ëîïðîâîäíîñòè è óðàâíåíèå íàãðóæåíèÿ («ìàøèííîå
óðàâíåíèå»). Ðàçëè÷èå ìåæäó ìîäåëÿìè òåðìîìåõàíè-
÷åñêîé íåñòàáèëüíîñòè çàêëþ÷àåòñÿ â ðàçëè÷íîé ýô-
ôåêòèâíîñòè òåïëîîòâîäà ïî îáðàçöó è â îõëàæäàþ-
ùóþ ñðåäó, ëîêàëèçàöèè ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè è
òåïëîâûäåëåíèÿ. Ïî ðàçíîìó êîíêðåòèçèðóåòñÿ âèä
óðàâíåíèé ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè.
Íàïðèìåð, äëÿ ñèòóàöèè, êîãäà äåôîðìàöèîííîå
óïðî÷íåíèå ìàëî, à ãëàâíûì ñòàáèëèçèðóþùèì ôàêòî-
ðîì ÿâëÿþòñÿ ïðîöåññû òåïëîîòâîäà â îêðóæàþùóþ
ñðåäó, êðèòåðèé íåóñòîé÷èâîñòè ïîëó÷åí â ðàáîòàõ
[45,119]. Ïîäðîáíûé àíàëèç óñëîâèé âîçíèêíîâåíèÿ
òåïëîâûõ íåóñòîé÷èâîñòåé ñ ó÷åòîì äèñëîêàöèîííîé
êèíåòèêè è ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ òåïëà âäîëü îáðàçöà
ïðîâåäåí â [118]. Èññëåäîâàíèå óñëîâèé óñòîé÷èâî-
ñòè ïëàñòè÷åñêîãî òå÷åíèÿ, íå ñâÿçàííîå ñ êàêîé-ëèáî
ìîäåëüþ ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè, ïðè ïðîèçâîëü-
íîì òåïëîîòâîäå âûïîëíåíî â [127].
Ïðèíöèïèàëüíî, ÷òî â îñíîâå ãèïîòåçû òåðìîìåõà-
íè÷åñêîé íåñòàáèëüíîñòè è â òåîðåòè÷åñêèõ ìîäåëÿõ,
åå ðåàëèçóþùèõ, ëåæèò ïðåäïîëîæåíèå î òîì, ÷òî ïðè
íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ, âêëþ÷àÿ è òå, ãäå íàáëþäàåòñÿ
ÍÒÑÄ, ñîõðàíÿåòñÿ òåðìîàêòèâàöèîííûé õàðàêòåð
äåôîðìàöèè. Îòñþäà ñëåäóåò, ÷òî ïðè ðàçîãðåâå äå-
ôîðìèðóþùåå íàïðÿæåíèå áóäåò ñíèæàòüñÿ, îáåñïå-
÷èâàÿ ëàâèíîîáðàçíîå ðàçóïðî÷íåíèå. Îäíàêî äåòàëü-
íûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå, à çàòåì è òåîðåòè÷åñêèå
èññëåäîâàíèÿ [134–143] ïîêàçàëè, ÷òî íèæå ïðèìåðíî
15 Ê òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè äåôîðìèðóþùåãî
íàïðÿæåíèÿ ñóùåñòâåííî îòëè÷àþòñÿ îò çàâèñèìîñ-
òåé, âûòåêàþùèõ èç òåðìîàêòèâàöèîííûõ ïðîöåññîâ.
 îáëàñòè ýòîé àíîìàëüíîé òåìïåðàòóðíîé çàâèñè-
ìîñòè äåôîðìèðóþùåå íàïðÿæåíèå ðàñòåò ñ ðîñòîì
òåìïåðàòóðû. Ýòî ñâÿçàíî ñ ýôôåêòèâíîñòüþ äèíàìè-
÷åñêîãî, èíåðöèîííîãî, òåðìîèíåðöèîííîãî è êâàíòî-
âîãî ìåõàíèçìîâ äâèæåíèÿ äèñëîêàöèé. Òàêèì îá-
ðàçîì, èñõîäíîå ïðåäïîëîæåíèå âñåõ òåîðèé òåðìîìå-
õàíè÷åñêîé íåñòàáèëüíîñòè îòíîñèòåëüíî òîãî, ÷òî
âïëîòü äî 0,5 Ê ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ ÿâëÿåòñÿ òåð-
ìîàêòèâàöèîëííûì ïðîöåññîì, íå ïîäòâåðæäàåòñÿ ýêñ-
ïåðèìåíòàëüíî.
Ñóùåñòâóþò ïðåöèçèîííûå èçìåðåíèÿ îäèíî÷íîãî
ñêà÷êà, êîòîðûå ïîêàçûâàþò (ñì. ðàçäåë 7), ÷òî
âñïëåñê òåìïåðàòóðû íå ñîâïàäàåò ñ íà÷àëîì ïàäåíèÿ
íàïðÿæåíèÿ.
Ãèïîòåçå òåðìîìåõàíè÷åñêîé íåñòàáèëüíîñòè ïðî-
òèâîðå÷àò çàêîíîìåðíîñòè âëèÿíèÿ ñâåðõïðîâîäÿùå-
ãî ïåðåõîäà íà ÍÒÑÄ.
11.2. Äèíàìèêà äèñëîêàöèîííûõ ñêîïëåíèé
Ïðàêòè÷åñêè îäíîâðåìåííî ñ ãèïîòåçîé òåðìîìåõà-
íè÷åñêîé íåñòàáèëüíîñòè ïðè îáñóæäåíèè [144] ïåð-
âûõ ýêñïåðèìåíòîâ [2] âûñêàçûâàëàñü äðóãàÿ òî÷êà
çðåíèÿ íà ïðèðîäó ÍÒÑÄ. Ýòà ãèïîòåçà ñâÿçûâàåò ñêà-
÷îê ñ ëàâèíîîáðàçíûì çàðîæäåíèåì ïîäâèæíûõ äèñ-
ëîêàöèé [5] ëèáî ñ ïðîðûâîì áàðüåðîâ äèñëîêàöèîí-
íûìè ñêîïëåíèÿìè [144]. Ñèòóàöèÿ ñî ñêîïëåíèÿìè
ðàññìîòðåíà ïîäðîáíî â ðàìêàõ òåîðèè òðåòüåé ñòà-
äèè êðèâîé óïðî÷íåíèÿ. Ðàññìàòðèâàåòñÿ ñëó÷àé, êîã-
äà â êðèñòàëëå, ñîäåðæàùåì çíà÷èòåëüíîå ÷èñëî ðàñ-
ùåïëåííûõ äèñëîêàöèé, ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ
îñóùåñòâëÿåòñÿ ìåõàíèçìîì ïîïåðå÷íîãî ñêîëüæåíèÿ,
÷òî ïðèñóùå êðèñòàëëàì ñ ÃÖÊ ðåøåòêîé. Ïðîöåññó
ïîïåðå÷íîãî ñêîëüæåíèÿ åäèíè÷íîé äèñëîêàöèè ïðåä-
øåñòâóåò ñòÿãèâàíèå ðàñùåïëåííîé äèñëîêàöèè â ëè-
íèþ, ÷òî òðåáóåò çíà÷èòåëüíîé ýíåðãèè àêòèâàöèè.
Ïîñêîëüêó ñ ïîíèæåíèåì òåìïåðàòóðû óðîâåíü òåï-
ëîâûõ ôëóêòóàöèé ñíèæàåòñÿ, ïðîòåêàíèå ïëàñòè÷åñ-
906 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9
Â.Â. Ïóñòîâàëîâ
êîé äåôîðìàöèè ìåõàíèçìîì ïîïåðå÷íîãî ñêîëüæå-
íèÿ áóäåò ïðîèñõîäèòü â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè çà ñ÷åò
ðîñòà íàïðÿæåíèÿ � ñ ïîíèæåíèåì òåìïåðàòóðû.
Îäíàêî èçìåðåííûõ âåëè÷èí � (íàïðèìåð, �III) îêàçû-
âàåòñÿ íåäîñòàòî÷íî, åñëè íå ïðåäïîëîæèòü, ÷òî äàí-
íàÿ äèñëîêàöèÿ íàõîäèòñÿ â ãîëîâå ïëîñêîãî ñêîïëå-
íèÿ èç n äèñëîêàöèé.  ýòîì ñëó÷àå íàïðÿæåíèå,
äåéñòâóþùåå íà ãîëîâíóþ äèñëîêàöèþ â ñêîïëåíèè
èç n äèñëîêàöèé, ðàâíî n
, à ñèëà ðàâíà n
b [145,146].
Ñèëà, íåîáõîäèìàÿ äëÿ ñòÿãèâàíèÿ ðàñùåïëåííîé
äèñëîêàöèè â ëèíèþ, âûðàæàåòñÿ
bG 2
8�
&� (G — ìî-
äóëü ñäâèãà, & — ýíåðãèÿ äåôåêòà óïàêîâêè), à ïîïå-
ðå÷íîå ñêîëüæåíèå íà÷íåòñÿ ïðè ðàâåíñòâå ñèë
n b�
2
�
bG 2
8�
&� èëè �
&
� �
'
(
))
*
+
,,
2
0 056
G
n Gb
, .
Åñëè âîñïîëüçîâàòüñÿ èìåþùèìñÿ çíà÷åíèåì �III ïðè
ãåëèåâûõ òåìïåðàòóðàõ è èçâåñòíûìè âåëè÷èíàìè �,
G, b, òîãäà îêàæåòñÿ, ÷òî äëÿ ìåäè, àëþìèíèÿ, ñâèíöà
n ïîðÿäêà 25.  ýòîì ñëó÷àå â ãîëîâå ñêîïëåíèÿ âîç-
íèêíóò íàïðÿæåíèÿ (1/10–1/20)G, áëèçêèå ê ïðåäåëó
ïðî÷íîñòè íà ñäâèã. Ýòî ìîæåò ïðèâåñòè ê ñïîíòàííî-
ìó äâèæåíèþ (âîçìîæíî, ðàçìíîæåíèþ) äèñëîêàöèé,
÷òî íà äåôîðìàöèîííîé êðèâîé áóäåò âûãëÿäåòü ñêà÷-
êîì. Òàê êàê òàêîå ñêîïëåíèå íå ìîæåò îáåñïå÷èòü
íàáëþäàåìóþ äåôîðìàöèþ â ñêà÷êå, òî íåîáõîäèìî
ïðåäïîëîæèòü îäíîâðåìåííîå äåéñòâèå ìíîãèõ ñêîï-
ëåíèé, õàîòè÷íî ðàñïîëîæåííûõ â îáðàçöå. Òàêèì îá-
ðàçîì, â îñíîâå äàííîãî ìåõàíèçìà ëåæèò ãèïîòåçà î
íàëè÷èè â êðèñòàëëå ïëîñêèõ ñêîïëåíèé äèñëîêàöèé
ïðè íèçêîòåìïåðàòóðíîé äåôîðìàöèè.
Ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ î íàáëþäåíèè äèñëî-
êàöèîííûõ ñêîïëåíèé ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ â íà-
ñòîÿùåå âðåìÿ íåò. Ïðè êîìíàòíûõ òåìïåðàòóðàõ ïëîñ-
êèå ñêîïëåíèÿ íàáëþäàëèñü â ÎÖÊ âîëüôðàìå [147] è
õðîìå, ÃÖÊ ëàòóíè è íåðæàâåþùåé ñòàëè [148].
 ïîëüçó äèíàìè÷åñêîé äèñëîêàöèîííîé ãèïîòåçû
ñâèäåòåëüñòâóåò ðÿä ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ôàêòîâ, ïðèâå-
äåííûõ â ïðåäûäóùèõ ðàçäåëàõ. Êðàòêî èõ ïåðå÷èñëèì.
1. Ñèëüíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ÍÒÑÄ ê ÷èñòîòå
êðèñòàëëà, îòñóòñòâèå â î÷åíü ÷èñòûõ êðèñòàëëàõ
ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè äàæå ïðè 0,5 Ê.
2. Ðåãèñòðàöèÿ ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ äî âñïëåñêà
òåìïåðàòóðû.
3. Ñóùåñòâîâàíèå îäèíî÷íûõ ñêà÷êîâ, ïðåäøåñ-
òâóþùèõ ïèëîîáðàçíîé êðèâîé.
4. Âëèÿíèå ñâåðõïðîâîäÿùåãî ïåðåõîäà [1].
Äîêàçàòåëüñòâó ñïðàâåäëèâîñòè äèñëîêàöèîííîé
ãèïîòåçû ïîñâÿùåíî íåñêîëüêî ðàáîò, âûïîëíåííûõ,
â îñíîâíîì, íà íåðæàâåþùèõ ñòàëÿõ è íåêîòîðûõ
ñïëàâàõ [29,73,74,79].  íèõ, ïðåæäå âñåãî, îòìå÷àåò-
ñÿ, ÷òî ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ íàáëþäàåòñÿ ïðè
òåìïåðàòóðàõ, êîãäà äåôîðìàöèÿ, ñîãëàñíî [144], ïðî-
èñõîäèò çà ñ÷åò äâèæåíèÿ êðàåâûõ äèñëîêàöèé, à íå
âèíòîâûõ. Êðàåâûå äèñëîêàöèè ìîãóò îáðàçîâûâàòü
ñêîïëåíèÿ, ïðîðûâ êîòîðûõ ïðèâîäèò ê ñêà÷êó íàïðÿ-
æåíèÿ.
 [79] îïèñàí ýêñïåðèìåíò íà äåôîðìàöèîííî íå-
ñòàáèëüíîé íåðæàâåþùåé ñòàëè 316LN. Â ïðîöåññå
äåôîðìàöèè òàêîé ñòàëè íàáëþäàåòñÿ çàðîæäåíèå
ìàðòåíñèòíîé �--ôàçû. Ïîñêîëüêó ýòà ôàçà ôåððîìàã-
íèòíà, åå ìîæíî ðåãèñòðèðîâàòü ñ ïîìîùüþ ìàãíèò-
íûõ èçìåðåíèé. Ýêñïåðèìåíò ñîñòîÿë â äåôîðìèðîâà-
íèè ïðè òåìïåðàòóðàõ, ïðè êîòîðûõ íàáëþäàåòñÿ ÑÄ
â ýòîì ìàòåðèàëå (15 Ê), ñ ïàðàëëåëüíûì ôèêñèðîâà-
íèåì ìàðòåíñèòíîãî ïðåâðàùåíèÿ. Âèäíî (ðèñ. 32),
÷òî çíà÷èòåëüíîå êîëè÷åñòâî ìàðòåíñèòà ãåíåðèðó-
åòñÿ òîëüêî íà ó÷àñòêàõ îäíîðîäíîé äåôîðìàöèè
è ìàðòåíñèòíîå ïðåâðàùåíèå &.�- ïðàêòè÷åñêè
ïðåêðàùàåòñÿ íà ñêà÷êîîáðàçíûõ ó÷àñòêàõ. Òàê êàê
äåôîðìàöèîííîå çàðîæäåíèå �--ìàðòåíñèòà ñâÿçàíî
ñ äâèæåíèåì è ïåðåñå÷åíèåì âèíòîâûõ äèñëîêàöèé
[73,74], ýòî ñâèäåòåëüñòâóåò, ÷òî ÑÄ îáóñëîâëåíà
ñêîëüæåíèåì êðàåâûõ äèñëîêàöèé. Ïî ìíåíèþ àâòî-
ðîâ, ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ëîêàëüíûé ðàçîãðåâ íå èãðàåò
îñíîâíóþ ðîëü â íà÷àëå ñêà÷êîîáðàçíîãî ñêîëüæåíèÿ.
Áîëåå òîãî, âîçìîæíûé òåìïåðàòóðíûé ðîñò ïðèâîäèò
ê ýôôåêòèâíîñòè äâèæåíèÿ âèíòîâûõ äèñëîêàöèé è
ïðåêðàùåíèþ ÑÄ.  ýòèõ èçìåðåíèÿõ íå ó÷èòûâàåòñÿ
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9 907
0 10 20 40 50 60 70 80
T = 25eff Ê
T = 15GHe Ê
0,15 0,20 0,25 0,30
1
2
3
0
Ï
ð
î
ö
åí
ò
ì
àð
òå
í
ñè
òà
Äåôîðìàöèÿ
TT1
�
0
,2
�
�
�-
T =eff 40 Ê
� �= 1,2 10 c
–3 –1�
Ðèñ. 32. Êðèâàÿ íàïðÿæåíèå–äåôîðìàöèÿ è ñâÿçàííûå ñ äå-
ôîðìàöèåé õàðàêòåðèñòèêè ìàðòåíñèòà ñïëàâà 316LN, äå-
ôîðìèðîâàííîãî ïðè ñêîðîñòè äåôîðìèðîâàíèÿ �� =
= 1,2�10
–3
ñ
–1
â ãàçîîáðàçíîì ãåëèè ïðè òåìïåðàòóðå 15 Ê.
Èçîáðàæåíèå ó÷àñòêà êðèâîé �–� îòðàæàåò ìãíîâåííûé õà-
ðàêòåð äâèæóùèõñÿ äèñëîêàöèé ñîãëàñíî ëîêàëüíîìó òåì-
ïåðàòóðíîìó ïðîôèëþ (ñì. íà âñòàâêå çàâèñèìîñòü �–Ò)
[79].
âîçíèêíîâåíèå íåìàãíèòíîé -� -ôàçû, ÷òî ìîæåò ïî-
âëèÿòü íà èíòåðïðåòàöèþ äàííîãî ýêñïåðèìåíòà.
Âàðèàíòîì äèñëîêàöèîííîé ãèïîòåçû ÿâëÿåòñÿ
èíåðöèîííûé ìåõàíèçì ðàçðÿäêè äèñëîêàöèîííûõ
ñêîïëåíèé [149]. Êàê îòìå÷àþò àâòîðû, ëàâèíîîáðàç-
íûé ïðîðûâ ïðåïÿòñòâèé ñêîïëåíèåì äèñëîêàöèé
ñòðîãî íå îáîñíîâàí. Òðåáóåò äîêàçàòåëüñòâà òàêæå
ñïîñîáíîñòü ïðåïÿòñòâèé ìãíîâåííî ðàçðóøàòüñÿ. Äëÿ
âûÿñíåíèÿ ýòèõ âîïðîñîâ ìåòîäîì ìîäåëèðîâàíèÿ íà
ÝÂÌ èññëåäîâàíî ïîâåäåíèå ïëîñêîãî äèñëîêàöèîííî-
ãî ñêîïëåíèÿ òèïà ïðåäëîæåííîãî â [150,151], êîòîðîå
çàòîðìîæåíî íà ëîêàëüíîì ïðåïÿòñòâèè ñ �-îáðàçíûì
óïðóãèì ïîëåì. Èññëåäîâàíû ñêîïëåíèÿ ñ ÷èñëîì äèñ-
ëîêàöèé 5 � N � 30. Âûñîòà ñèëîâîãî áàðüåðà fcr ìåíÿ-
ëàñü îò Nb� äî 2Nb�. Ìîäåëèðîâàíèå ïîêàçàëî, ÷òî
ïîëíàÿ èëè ÷àñòè÷íàÿ ðàçðÿäêà ñêîïëåíèé äèñëîêàöèé
âîçìîæíà ïðè óñëîâèè b�%B � ~105, ÷òî äëÿ àëþìèíèÿ
ñîîòâåòñòâóåò óñëîâèÿì ãåëèåâûõ òåìïåðàòóð. Âðå-
ìåíà, çà êîòîðûå ïðîèñõîäèëà ðàçðÿäêà ñêîïëåíèé,
ëåæàëè â èíòåðâàëå 10–9–10–8 ñ. Íà âîçìîæíîñòü ýô-
ôåêòèâíîñòè èíåðöèîííûõ ýôôåêòîâ â ïðîöåññå ñêà÷-
êîîáðàçíîãî ñêîëüæåíèÿ óêàçàíî òàêæå â [152].
Èíåðöèîííûì ìåõàíèçìîì îáúÿñíÿåòñÿ ÑÄ ìèê-
ðîñêîïè÷åñêîãî ìàñøòàáà â ñâèíöå â ñâåðõïðîâîäÿ-
ùåì ñîñòîÿíèè [34]. Ïðèâëåêàòåëüíîñòü èíåðöèîííî-
ãî ìåõàíèçìà îáóñëîâëåíà åùå è òåì, ÷òî ñ ïîìîùüþ
åãî âàðèàöèé (òåðìîèíåðöèÿ, êâàíòîâî-èíåðöèÿ) îáú-
ÿñíÿþòñÿ äðóãèå íèçêîòåìïåðàòóðíûå ÿâëåíèÿ ïëàñ-
òè÷íîñòè.
11.3. Ãåîìåòðè÷åñêàÿ íåñòàáèëüíîñòü
 ðÿäå ðàáîò (íàïðèìåð, [38]) íàáëþäàëîñü ñîîò-
âåòñòâèå ÷èñëà ñêà÷êîâ è êîëè÷åñòâà ìàêðîñêîïè÷åñ-
êèõ ñóæåíèé íà äåôîðìèðîâàííîì îáðàçöå. Â ñâÿçè ñ
ýòèì ñëåäóåò îáðàòèòü âíèìàíèå íà òî, ÷òî â ìàññèâ-
íîì îáðàçöå ìîæåò âîçíèêíóòü íåñòàáèëüíîñòü çà
ñ÷åò èçìåíåíèÿ ôîðìû îáðàçöà â ïðîöåññå äåôîðìà-
öèè [153]. Íàïðèìåð, ïðè ðàñòÿæåíèè óìåíüøàåòñÿ
ïîïåðå÷íîå ñå÷åíèå S îáðàçöà. Ñîîòâåòñòâåííî óâåëè-
÷èòñÿ äåôîðìèðóþùåå íàïðÿæåíèå � � P/S. Ýòî óâå-
ëè÷åíèå � ïðèâåäåò ê ðîñòó ñêîðîñòè äåôîðìèðîâà-
íèÿ è äàëüíåéøåìó óìåíüøåíèþ S. Âåñü ïðîöåññ
áóäåò óñèëèâàòüñÿ ëàâèíîîáðàçíî. Â ðàáîòå [154]
óñëîâèå ãåîìåòðè÷åñêîãî ðàçóïðî÷íåíèÿ îïðåäåëåíî
íà îñíîâå ñëåäóþùèõ ôåíîìåíîëîãè÷åñêèõ ñîîáðà-
æåíèé. Îíè ñîñòîÿò â òîì, ÷òî â íåêîòîðîì ïîïåðå÷-
íîì ñå÷åíèè áóäåò ñïðàâåäëèâî íåðàâåíñòâî � d�$d�,
ãäå � è d�$d� ñîîòâåòñòâåííî óñðåäíåííûå ïî ïîïå-
ðå÷íîìó ñå÷åíèþ äåôîðìèðóþùåå íàïðÿæåíèå è äå-
ôîðìàöèîííîå óïðî÷íåíèå.
Ãåîìåòðè÷åñêàÿ íåñòàáèëüíîñòü ðàññìîòðåíà òàê-
æå â [155]. Â [156] áîëåå ñòðîãî ïðîâåäåí àíàëèç ñòà-
áèëüíîñòè íàáîðà óðàâíåíèé, îïèñûâàþùèõ ëîêàëü-
íóþ äåôîðìàöèþ ñòåðæíÿ. Ïðèíèìàåòñÿ âî âíèìàíèå
âîçìîæíàÿ çàâèñèìîñòü ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ S îáðàç-
öà îò âðåìåíè è êîîðäèíàòû âäîëü îñè ñòåðæíÿ.
Ïîëó÷åííûé êðèòåðèé íåñòàáèëüíîñòè òðåáóåò âû-
ïîëíåíèÿ äâóõ íåðàâåíñòâ:
d /d� � / 0 , (2)
� 0 � 1 18 2 10
2
0
2l K/ S p( ) , (3)
ãäå � — êîýôôèöèåíò äåôîðìàöèîííîãî óïðî÷íåíèÿ,
l0, S0 — íà÷àëüíûå äëèíà è ïîïåðå÷íîå ñå÷åíèå îáðàç-
öà, K — æåñòêîñòü ñèñòåìû; ð — ÷èñëî ãàðìîíèê,
îïðåäåëÿþùåå äëèíó âîëíû âäîëü îñè ñòåðæíÿ. Ïî
ìíåíèþ àâòîðîâ [156], ðåàëüíûé ôèçè÷åñêèé ñìûñë
èìååò òîëüêî ðmax ~ l0/S0. Íåðàâåíñòâî (2) ÿâëÿåòñÿ
ôåíîìåíîëîãè÷åñêèì êðèòåðèåì îáúåìíîé íåñòà-
áèëüíîñòè — îòðèöàòåëüíîé ñêîðîñòíîé ÷óâñòâèòåëü-
íîñòè äåôîðìèðóþùåãî íàïðÿæåíèÿ (ñì. òàêæå
ðàçä. 11.4). Íåðàâåíñòâî (3) ÿâëÿåòñÿ êðèòåðèåì ãåî-
ìåòðè÷åñêîé íåñòàáèëüíîñòè, ñâÿçàííûì ñ ëîêàëü-
íûì óìåíüøåíèåì ïîïåðå÷íîãî ñêîëüæåíèÿ. Ýòîò
êðèòåðèé îçíà÷àåò, ÷òî ãåîìåòðè÷åñêàÿ íåñòàáèëü-
íîñòü îïðåäåëÿåòñÿ äåôîðìàöèîííûì óïðî÷íåíèåì �
è æåñòêîñòüþ ñèñòåìû K. Â ýêñïåðèìåíòàõ, êàê ïðàâè-
ëî, âòîðîé ôàêòîð ìåíåå ñóùåñòâåííûé, ÷åì �, òàê ÷òî
êðèòè÷åñêîå íàïðÿæåíèå íà÷àëà ãåîìåòðè÷åñêîé íå-
ñòàáèëüíîñòè �cr � 0. Ýêñïåðèìåíòàëüíîå íàáëþäå-
íèå ãåîìåòðè÷åñêîé íåñòàáèëüíîñòè ñîñòîèò â ôèêñà-
öèè ëîêàëüíûõ ñóæåíèé, ÷èñëî êîòîðûõ êîððåëèðóåò
ñ ÷èñëîì ñêà÷êîâ, à òàêæå â êîððåëÿöèè �cr è 0.  íå-
êîòîðûõ ìàòåðèàëàõ ãåîìåòðè÷åñêàÿ íåñòàáèëüíîñòü
èìååò ìåñòî, íî îíà íå ÿâëÿåòñÿ ñóãóáî íèçêîòåìïå-
ðàòóðíîé. Ðàçâèòèå ïðåäñòàâëåíèé î ãåîìåòðè÷åñêîé
íåñòàáèëüíîñòè ñîäåðæèòñÿ â ðàáîòàõ [157–159].
11.4. Ôåíîìåíîëîãè÷åñêîå îïèñàíèå
Íèçêîòåìïåðàòóðíàÿ ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ
ïî ñâîèì âíåøíèì ïðîÿâëåíèÿì ñõîäíà ñ ìåõàíè÷åñ-
êèìè ðåëàêñàöèîííûìè àâòîêîëåáàíèÿìè. Íà ýòî
âïåðâûå áûëî îáðàùåíî âíèìàíèå â [160]. Íåîáõîäè-
ìûì óñëîâèåì âîçíèêíîâåíèÿ ðåëàêñàöèîííûõ êî-
ëåáàíèé â ìåõàíè÷åñêîé ñèñòåìå ÿâëÿåòñÿ íàëè÷èå
ó÷àñòêà îòðèöàòåëüíîé ñêîðîñòíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè
ñèëû òðåíèÿ. Äëÿ ñëó÷àÿ ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè
ýòî ýêâèâàëåíòíî îòðèöàòåëüíîé çàâèñèìîñòè äåôîð-
ìèðóþùåãî íàïðÿæåíèÿ � îò ñêîðîñòè äåôîðìàöèè ��,
ò.å. ds/d��. Ñõåìàòè÷åñêè íà ðèñ. 33, ãäå ïîêàçàíà çàâè-
ñèìîñòü � îò ��, ýòî îòâå÷àåò ó÷àñòêó bd. Åñëè ñêîðîñòü
äåôîðìèðîâàíèÿ �� 0 ëåæèò ìåæäó êðèòè÷åñêèìè
çíà÷åíèÿìè �� l è �� u , òî ïðè äîñòèæåíèè êðèòè÷åñêîãî
íàïðÿæåíèÿ �cr ñêîðîñòü ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè
ñêà÷êîì âîçðàñòåò äî âåëè÷èíû ��1, ÷òî ïðèâåäåò ê ðàç-
ãðóçêå ñèñòåìû íà âåëè÷èíó ��, ïðè ýòîì �� óìåíü-
øàåòñÿ ïî êðèâîé cd è â òî÷êå d ñêà÷êîì ïàäàåò äà çíà-
÷åíèÿ, ñîîòâåòñòâóþùåãî òî÷êå à.  äàëüíåéøåì
908 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9
Â.Â. Ïóñòîâàëîâ
ïðîöåññ ïåðèîäè÷åñêè âîñïðîèçâîäèòñÿ. Òàêîå îïèñà-
íèå, íå ðàñêðûâàÿ ïðè÷èíû îòðèöàòåëüíîé ñêîðîñò-
íîé çàâèñèìîñòè �, ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü èíôîðìàöèþ
î êèíåòèêå ðåëàêñàöèîííûõ ïðîöåññîâ. Âàæíûì ñëåä-
ñòâèåì òàêîãî îïèñàíèÿ ÿâëÿåòñÿ íàëè÷èå âåðõíåé è
íèæíåé êðèòè÷åñêèõ ñêîðîñòåé �� l è �� u , â èíòåðâàëå
ìåæäó êîòîðûìè äåôîðìàöèÿ ñêà÷êîîáðàçíà. Ýêñïå-
ðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ ñêîðîñòíûõ çàâèñèìîñ-
òåé äåôîðìèðóþùåãî íàïðÿæåíèÿ íà ìíîãèõ ìåòàë-
ëàõ è ñïëàâàõ (íàïðèìåð, íà ñâèíöå [161], àëþìèíèè
[162]) ïîêàçàëè, ÷òî ñ ïîíèæåíèåì òåìïåðàòóðû ñêî-
ðîñòíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü îñëàáåâàåò è ïðè ãåëèåâûõ
òåìïåðàòóðàõ ñòàíîâèòñÿ îòðèöàòåëüíîé.
11.5. Íîâûå èäåè (ñàìîîðãàíèçóþùàÿñÿ
êðèòè÷íîñòü)
Ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ — ïðîöåññ êîëëåêòèâ-
íîãî âçàèìîñâÿçàííîãî äâèæåíèÿ, ðàçìíîæåíèÿ, âçàè-
ìîäåéñòâèÿ áîëüøîãî ÷èñëà äèñëîêàöèé â êðèñòàëëå.
 ýòîì ñìûñëå äåôîðìèðóåìûé êðèñòàëë ÿâëÿåòñÿ
ñèñòåìîé ñ áîëüøèì êîëè÷åñòâîì âçàèìîäåéñòâóþ-
ùèõ ýëåìåíòîâ. Ñêà÷îê íàïðÿæåíèé, îáóñëîâëåííûé
ëàâèíîîáðàçíûì óâåëè÷åíèåì ñêîðîñòè òå÷åíèÿ, åñòü
ïðîÿâëåíèå êðèòè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ ýòîé ñèñòåìû,
êîòîðàÿ ñïîíòàííî ýâîëþöèîíèðóåò ê êðèòè÷åñêîìó
ñîñòîÿíèþ. Åñëè ýòî òàê, òî ÍÒÑÄ ìîæíî îòíåñòè
ê ÿâëåíèÿì ñàìîîðãàíèçóþùåéñÿ êðèòè÷íîñòè, ñ ïî-
ìîùüþ êîòîðûõ â íàñòîÿùåå âðåìÿ îáúÿñíÿþò äèíà-
ìèêó çåìëåòðÿñåíèé, ðûíêîâ, ýêîñèñòåì, ñíåæíûõ ëà-
âèí è ò.ï. [164].
Íà âîçìîæíîñòü ïðèìåíåíèÿ èäåé ñàìîîðãàíèçóþ-
ùåéñÿ êðèòè÷íîñòè ê ÍÒÑÄ âïåðâûå áûëî îòìå÷åíî
â [21] íà îñíîâàíèè ñòàòèñòè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé
ÑÄ ìîíîêðèñòàëëîâ àëþìèíèÿ ïðè òåìïåðàòóðàõ
1,4–20 Ê. Â ïîëüçó òàêîãî ðàññìîòðåíèÿ ñâèäåòåëü-
ñòâóåò òàêæå îáùíîñòü ñòàòèñòè÷åñêèõ çàêîíîìåðíîñ-
òåé ÑÄ (àëþìèíèé — ñêîëüæåíèå, íèîáèé — äâîéíè-
êîâàíèå), ÷òî óêàçûâàåò íà åäèíñòâî ñòàòèñòè÷åñêîãî
ïîâåäåíèÿ ïðè ðàçëè÷íûõ ìåõàíèçìàõ, îïðåäåëÿþùèõ
êàòàñòðîôè÷åñêèå ÿâëåíèÿ ïðè äåôîðìàöèè ýòèõ ìå-
òàëëîâ. Êðîìå ÍÒÑÄ, ê òàêèì ÿâëåíèÿì ñëåäóåò îòíåñ-
òè è âûñîêîòåìïåðàòóðíûé ýôôåêò Ïîðòåâåí–Ëå Øà-
òåëüå [165]. Ïîýòîìó êîíöåïöèÿ ñàìîîðãàíèçóþùåéñÿ
êðèòè÷íîñòè, íàðÿäó ñ ìîäåëÿìè, ðàññìàòðèâàþùèìè
ìèêðîñêîïè÷åñêèå ìåõàíèçìû, ìîæåò îêàçàòüñÿ ïîëåç-
íîé äëÿ èçó÷åíèÿ îáùèõ çàêîíîìåðíîñòåé ÑÄ.
12. Îáùèå ñîîáðàæåíèÿ î êðèòåðèÿõ
íåñòàáèëüíîñòè è ñòàäèéíîñòè îòäåëüíîãî ñêà÷êà
Ñóììèðóÿ òåîðåòè÷åñêèå ãèïîòåçû, ìíîãî÷èñëåí-
íûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå, ñîïîñòàâëÿÿ òåîðèè
ñ ýêñïåðèìåíòîì, ïðåäñòàâëÿåòñÿ âîçìîæíûì ñôîð-
ìóëèðîâàòü ñõåìó ïðîòåêàíèÿ ÑÄ. Ïðåæäå âñåãî, îò-
ìåòèì, ÷òî ÿâëåíèå ÑÄ ìîæíî ïðåäñòàâèòü ñîñòîÿ-
ùèì èç ÷åòûðåõ ñòàäèé.
1. Âîçíèêíîâåíèå êðèòè÷åñêîé ñèòóàöèè, ïðèâîäÿ-
ùåé â äàëüíåéøåì ê êàòàñòðîôè÷åñêîìó óâåëè÷åíèþ
ñêîðîñòè ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè. Îíà, ïî-âèäèìî-
ìó, ñâÿçàíà ñ âîçíèêíîâåíèåì â êðèñòàëëå â ïðîöåññå
äåôîðìàöèè îñîáîé íèçêîòåìïåðàòóðíîé äèñëîêàöè-
îííîé ñòðóêòóðû, ñîñòîÿùåé èç ìíîãî÷èñëåííûõ
äèñëîêàöèîííûõ ñêîïëåíèé. Êîëè÷åñòâî äèñëîêàöèé â
ñêîïëåíèÿõ ðàçëè÷íî, îíè áåñïîðÿäî÷íî ðàñïðåäåëåíû
ïî âñåìó êðèñòàëëó. Êðèòè÷åñêàÿ ñèòóàöèÿ ñîñòîèò â
òîì, ÷òî ïðè îïðåäåëåííîé äåôîðìàöèè íàïðÿæåíèå â
ãîëîâå ðÿäà ñêîïëåíèé äîñòàòî÷íî äëÿ ïðåîäîëåíèÿ
ïðåïÿòñòâèÿ. ×óâñòâèòåëüíîñòü ÑÄ ê ñòðóêòóðå ïîëè-
êðèñòàëëà, ÷èñòîòå è ëåãèðîâàíèþ (ñì. ðàçä. 6) îçíà÷à-
åò, ÷òî òàêèìè ïðåïÿòñòâèÿìè ÿâëÿþòñÿ ãðàíèöû çåðåí,
àòîìû ïðèìåñåé è ëåãèðóþùåãî ýëåìåíòà.
2. Êàòàñòðîôè÷åñêîå óâåëè÷åíèå ñêîðîñòè ïëàñòè-
÷åñêîé äåôîðìàöèè, ïðèâîäÿùåå ê ïàäåíèþ äåôîðìè-
ðóþùåãî íàïðÿæåíèÿ. Ïî-âèäèìîìó, ýòî ñëîæíûé
ïðîöåññ, íà÷àëüíûì ýòàïîì êîòîðîãî ÿâëÿåòñÿ ðàçðÿä-
êà äèñëîêàöèîííûõ ñêîïëåíèé. ×àñòü äèñëîêàöèé
ïðåîäîëåâàåò ïðåïÿòñòâèÿ ñèëîâûì îáðàçîì, ÷àñòü —
çà ñ÷åò èíåðöèîííûõ ýôôåêòîâ. B äèíàìè÷åñêîì ðå-
æèìå ýòî ïðîèñõîäèò, êàê ïîêàçàëî èçó÷åíèå îäèíî÷-
íîãî ñêà÷êà, çà âðåìåíà ïîðÿäêà ìèêðîñåêóíä. Çàòåì
íà ïðîöåññ ëàâèíîîáðàçíîãî ñêîëüæåíèÿ íàêëàäûâà-
þòñÿ ïðîöåññû ðàçîãðåâà, êîòîðûå ìîãóò èìåòü ðàç-
ëè÷íóþ âåëè÷èíó è ïî ðàçíîìó âëèÿòü íà ïðîöåññ
ñêîëüæåíèÿ. Íàèáîëüøèå âåëè÷èíû ïîäúåìà òåìïåðà-
òóðû (~ ñîòíè ãðàäóñîâ Êåëüâèíà) ôèêñèðîâàëèñü â
ÎÖÊ ìåòàëëàõ (íèîáèé, òàíòàë), íàèìåíüøèå — â
ÃÖÊ ìåòàëëàõ (~1 Ê). Çà âðåìÿ ïîðÿäêà ìèëëèñåêóíä
ìîãóò ïðîèñõîäèòü ïðîöåññû òåðìîìåõàíè÷åñêîé íå-
ñòàáèëüíîñòè.
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9 909
a
b c
d
��2
�3
�
��l
��u
��4 ��
Ðèñ. 33. Çàâèñèìîñòü � îò ��, ïðèâîäÿùàÿ ê âîçíèêíîâåíèþ
íåñòàáèëüíîñòè ïëàñòè÷åñêîãî òå÷åíèÿ [160].
3. Îêîí÷àíèå ñêà÷êà çà ñ÷åò ïðåêðàùåíèÿ ïëàñòè-
÷åñêîé äåôîðìàöèè. Ðåøàþùèì â ýòîì ñëó÷àå ÿâëÿåò-
ñÿ çàìåòíîå ñíèæåíèå äåôîðìèðóþùåãî íàïðÿæåíèÿ.
Îá ýòîì ñâèäåòåëüñòâóåò ýêñïåðèìåíò â óñëîâèÿõ ïîë-
çó÷åñòè [19]. Ïîñêîëüêó ïðè ýòîì íàïðÿæåíèå íå ñíè-
æàåòñÿ, òî ïåðâàÿ æå êðèòè÷åñêàÿ ñèòóàöèÿ ïðèâîäèò
ê ðàçðóøåíèþ êðèñòàëëà. Òåìïåðàòóðíûå ýôôåêòû íà
ýòîé ñòàäèè ðàçìûâàþòñÿ è èñ÷åçàþò.
4. Ðîñò äåôîðìèðóþùåãî íàïðÿæåíèÿ äî óðîâíÿ,
ïðåäøåñòâóþùåãî íà÷àëó ñêà÷êà. Ñ ðîñòîì äåôîðìà-
öèè ïðè ôèêñèðîâàííîé òåìïåðàòóðå èëè ñ ïîíèæåíèåì
òåìïåðàòóðû ïðè ôèêñèðîâàííîé äåôîðìàöèè íàáëþäà-
åòñÿ åùå îäèí ýòàï — îäèíî÷íûå ñêà÷êè ïåðåõîäÿò â íå-
ïðåðûâíóþ (ïèëîîáðàçíóþ) äåôîðìàöèþ. Â íåêîòîðûõ
êðèñòàëëàõ ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ íà÷èíàåòñÿ ñ
ïèëîîáðàçíîé êðèâîé.
Ó÷èòûâàÿ ìåòàëëîãðàôè÷åñêèå íàáëþäåíèÿ [2], èç-
ìåðåíèÿ ýëåêòðîñîïðîòèâëåíèÿ [108] è âåëè÷èíû
ñäâèãîâ â ñêà÷êå, ìîæíî óòâåðæäàòü, ÷òî ïëàñòè÷åñ-
êàÿ äåôîðìàöèÿ, îòâå÷àþùàÿ åäèíè÷íîìó ñêà÷êó,
ïðîèñõîäèò â ðàçíûõ ìåñòàõ êðèñòàëëà. Èñêëþ÷åíèåì
ÿâëÿåòñÿ ïðîÿâëåíèå ãåîìåòðè÷åñêîé íåñòàáèëüíîñ-
òè, êîãäà êàæäîìó ñêà÷êó ñîîòâåòñòâóåò îäíî ñóæåíèå
(«øåéêà») íà îáðàçöå.
Èñõîäÿ èç òàêîãî ìåõàíèçìà íèçêîòåìïåðàòóðíîé
ÑÄ, ìîæíî èçîáðàçèòü ñõåìó ðàçâèòèÿ ñêà÷êîîáðàçíîé
äåôîðìàöèè â îáðàçöå (ðèñ. 34, ðèñ. 35). Â ðàáîòå [163]
ïîêàçàíî ïðîñòðàíñòâåííîå ðàñïîëîæåíèå ñäâèãîâ â
îáðàçöå, â [79] ïîêàçàíû ñîñåäíèå ñêîïëåíèÿ â îäíîé
ïîëîñå ñêîëüæåíèÿ, ðàçîãðåâ è ðåëàêñàöèÿ òåïëà.
13. Ïðèêëàäíûå àñïåêòû
Âîçíèêíîâåíèå ÑÄ ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû
ìîæåò ïðåäñòàâëÿòü îïðåäåëåííóþ îïàñíîñòü ïðè
ýêñïëóàòàöèè êðèîãåííûõ êîíñòðóêöèé. Ïðè ïðîåêòè-
ðîâàíèè èçäåëèé êðèîãåííîé òåõíèêè íåîáõîäèìî
ó÷èòûâàòü èçìåíåíèå õàðàêòåðà äåôîðìèðîâàíèÿ êîí-
ñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ.
Ïîýòîìó â ïîñëåäíåå âðåìÿ ïðîâåäåíû ìàñøòàá-
íûå èññëåäîâàíèÿ êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ ñ
öåëüþ îïðåäåëåíèÿ çàêîíîìåðíîñòåé ñêà÷êîîáðàçíîé
äåôîðìàöèè [166–169]. Ýêñïåðèìåíòû íà àóñòåíèò-
íîé ñòàëè 03Õ20Í16ÀÃ6 ïðè 4,2 Ê ïîêàçàëè, ÷òî
êèíåòèêà è âåëè÷èíà ñêà÷êîâ íàïðÿæåíèÿ çàâèñÿò îò
äåôîðìàöèîííûõ è âÿçêîñòíûõ õàðàêòåðèñòèê ìàòå-
ðèàëà, ýôôåêòèâíîãî ìîäóëÿ óïðóãîñòè è êîýôôè-
öèåíòà òåðìè÷åñêîãî ðàçóïðî÷íåíèÿ. Ðàçðóøåíèå â
ïðîöåññå ñêà÷êà íàñòóïàåò ïðè îïðåäåëåííûõ ñîîòíî-
øåíèÿõ ìåæäó íàïðÿæåíèåì åãî íà÷àëà, êîýôôèöèåí-
òîì äåôîðìàöèîííîãî óïðî÷íåíèÿ è òåðìè÷åñêîãî
ðàçóïðî÷íåíèÿ, à òàêæå ýôôåêòèâíîãî ìîäóëÿ óïðó-
ãîñòè. Òàêæå ïîêàçàíî, ÷òî íàëè÷èå ïðåäâàðèòåëüíîé
äåôîðìàöèè (íàïðèìåð, ïðè èçãîòîâëåíèè ýëåìåíòîâ
êîíñòðóêöèè) â ñî÷åòàíèè ñ ìàëîé æåñòêîñòüþ êîí-
ñòðóêöèè è (èëè) áîëüøèìè ñêîðîñòÿìè íàãðóæåíèÿ
ïðè ýêñïëóàòàöèè ÿâëÿþòñÿ íàèáîëåå îïàñíûìè ñ òî÷-
êè çðåíèÿ ïðî÷íîñòè ñòåðæíåâûõ ýëåìåíòîâ. Äëÿ ïî-
äàâëåíèÿ ìàêðîñêîïè÷åñêîé ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìà-
910 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9
Â.Â. Ïóñòîâàëîâ
�
�
Ðèñ. 34. Ñõåìàòè÷åñêîå èçîáðàæåíèå ïðîñòðàíñòâåííîãî
ïðîòåêàíèÿ íèçêîòåìïåðàòóðíîé ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîð-
ìàöèè [163].
T
t0
t1
t2
Çîíà íàãðåâà
(ïîëîñà ñêîëüæåíèÿ)
Ïðåïÿòñòâèå
Ñêîïëåíèå êðàåâûõ
äèñëîêàöèé
Òåìïåðàòóðíûé ïèê
Ðèñ. 35. Ñõåìà êîìáèíèðîâàííîãî äâóõñòàäèéíîãî ïðîöåññà
íèçêîòåìïåðàòóðíîãî ñïàäà íàãðóçêè. Ïåðâîé ïðîèñõîäèò íå-
ñòàáèëüíîñòü ñêîïëåíèé äèñëîêàöèé ñ âûñîêèìè ñêîðîñòÿ-
ìè, ãåíåðèðóþùàÿ ëîêàëèçîâàííûé íàãðåâ; çàòåì — ðàçìû-
âàíèå «òåìïåðàòóðíîé âñïûøêè» ñî âðåìåíåì (t0 < t1 < t2…)
âäîëü äëèíû îáðàçöà ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ ñêîðîñòè òåð-
ìîàêòèâàöèîííîãî ñêîëüæåíèÿ â íàãðåòîé çîíå [79].
öèè, êîòîðàÿ óõóäøàåò êîíñòðóêöèîííóþ ïðî÷íîñòü,
ïðåäëîæåíî íåñêîëüêî ñïîñîáîâ.
14. Çàêëþ÷åíèå
 ïðîöåññå ìàñøòàáíûõ íèçêîòåìïåðàòóðíûõ èñ-
ñëåäîâàíèé ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè ñ ïîñòîÿííîé
ñêîðîñòüþ áûë îáíàðóæåí íîâûé âèä ñêà÷êîîáðàçíîé
äåôîðìàöèè ñêîëüæåíèåì. Îíà îáóñëîâëåíà íèçêîòåì-
ïåðàòóðíûìè àíîìàëèÿìè äèíàìèêè äèñëîêàöèé, ôîð-
ìèðîâàíèåì è ðàçðÿäêîé äèñëîêàöèîííûõ ñêîïëåíèé,
ñïåöèôè÷åñêèìè äëÿ íèçêèõ òåìïåðàòóð òåïëîâûìè
ñâîéñòâàìè äåôîðìèðóåìûõ ìàòåðèàëîâ è îñîáûìè
óñëîâèÿìè òåïëîîòâîäà îò îáðàçöîâ. Ýëåìåíòàðíûé
ñêà÷îê ÿâëÿåòñÿ ñëîæíûì ÿâëåíèåì, ñî÷åòàþùèì ïðî-
öåññû ëàâèíîîáðàçíîãî äâèæåíèÿ äèñëîêàöèé è òåðìî-
ìåõàíè÷åñêîé íåñòàáèëüíîñòè. Íåñìîòðÿ íà áîëüøîå
êîëè÷åñòâî ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ðåçóëüòàòîâ, ïîçâî-
ëèâøèõ îïðåäåëèòü ðÿä îñíîâíûõ çàêîíîìåðíîñòåé, â
ÿâëåíèè ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîðìàöèè åùå ìíîãî íå-
ÿñíîãî. Âûñêàçàííûå ïëîäîòâîðíûå òåîðåòè÷åñêèå
ãèïîòåçû â ïîëíîé ìåðå íå ìîãóò îáúÿñíèòü ñêà÷êîîá-
ðàçíóþ äåôîðìàöèþ âî âñåì ìíîãîîáðàçèè åå ïðîÿâëå-
íèé. Äàëüíåéøèå ýêñïåðèìåíòû è òåîðåòè÷åñêèå èñ-
ñëåäîâàíèÿ ïîçâîëÿò óñòàíîâèòü íåïðîòèâîðå÷èâûé
äåòàëüíûé ìåõàíèçì òàêîãî âèäà äåôîðìàöèè íà âñåõ
ýòàïàõ åå ðàçâèòèÿ.
Àâòîð ïðèçíàòåëåí Â.Ä. Íàöèêó è Ê.À.×èøêî çà
ïîëåçíûå çàìå÷àíèÿ ïî ñîäåðæàíèþ è òåêñòó îáçîðà.
Îñîáàÿ áëàãîäàðíîñòü Â.Ñ. Ôîìåíêî çà áîëüøóþ ïî-
ìîùü ïðè ïîäãîòîâêå ðóêîïèñè.
1. Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, ÔÍÒ 26, 515 (2000).
2. T.H. Blewitt, R.R. Coltman, and J.R. Redman, in: Dislo-
cations and Mechanical Properties of Crystals, J.C. Fi-
sher, W.G. Johnston, R. Thomson, and T. Vreeland (eds.)
Wiley, New York (1957), ð. 179. [Ò. Áëþèòò, Ð. Êîëò-
ìýí, Äæ. Ðåäìýí, â ñá.: Äèñëîêàöèè è ìåõàíè÷åñêèå
ñâîéñòâà ñâîéñòâà êðèñòàëëîâ, Èçä-âî èíîñòð. ëèò.,
Ìîñêâà (1960), ñ. 126].
3. T.H. Blewitt, R.R. Coltman, and J.R. Redman, J. Appl.
Phys. 28, 651 (1957).
4. T.H. Blewitt, J.R. Redman, T.A. Sherill, and R.R.
Coltman, Phys. Rev. 98, 1555 (1955).
5. E.T. Wessel, Trans. ASM 49, 149 (1957).
6. Z.S. Basinski and A. Sleeswyk, Acta Metall. 5, N3, 176
(1957).
7. Z.S. Basinski, Proc. Roy. Soc. A240, 229 (1957).
8. P. Haasen, Philos. Mag. 3, 384 (1958).
9. D. Hull and H.M. Rosenberg, Philos. Mag. 4, 303 (1959).
10. Î.Â. Êëÿâèí, À.Â. Ñòåïàíîâ, Èññëåäîâàíèÿ ïî æàðî-
ïðî÷íûì ñïëàâàì, 5, 317, ÀÍ ÑÑÑÐ, Ìîñêâà (1959).
11. Î.Â. Êëÿâèí, À.Â. Ñòåïàíîâ, â ñá.: Ôèçèêà òâåðäîãî
òåëà, ÷àñòü 1, 249 (1959).
12. Î.Â. Êëÿâèí, À.Â. Ñòåïàíîâ, ÔÒÒ 1, 955 (1959).
13. Î.Â. Êëÿâèí, À.Â. Ñòåïàíîâ, ÔÌÌ 8, 274 (1959).
14. Î.Â. Êëÿâèí, À.Â. Ñòåïàíîâ, ÔÒÒ 1, 1733 (1959).
15. È.À. Ãèíäèí, Â.È. Õîòêåâè÷, ß.Ä. Ñòàðîäóáîâ, ÔÌÌ
VII, 794 (1959).
16. Z.S. Basinski, Austr. J. Phys. 13, 354 (1960).
17. È.À. Ãèíäèí, Á.Ã. Ëàçàðåâ, ß.Ä. Ñòàðîäóáîâ, ÔÒÒ 3,
920 (1961).
18. V.V. Pustovalov and D.A. Didenko, in: Proc. Int. Conf.
Strength of Metals and Alloys, Tokyo, Suppl. Trans. Jpn.
Inst. Metals 9, 453 (1968).
19. Ë.Ò. Èâàí÷åíêî, Â.Ï. Ñîëäàòîâ, ÔÌÌ 52, 183 (1981).
20. Î.Â. Êëÿâèí, À.Â. Ñòåïàíîâ, ÔÌÌ 17, 592 (1964).
21. Â.Ñ. Áîáðîâ, Ì.À. Ëåáåäêèí, ÔÒÒ 35, 1881 (1993).
22. Ä.À. Äèäåíêî, Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, Â.Â. Âåðøèíèíà, ÔÌÌ
23 , 328 (1967).
23. Ä.À. Äèäåíêî, Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, ÔÌÌ 27, 1097 (1969).
24. Ä.À. Äèäåíêî, ÔÌÌ 33, 383 (1972).
25. Ä.À. Äèäåíêî, â ñá.: Ôèçè÷åñêèå ïðîöåññû ïëàñòè÷åñ-
êîé äåôîðìàöèè ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ, Íàóêîâà
äóìêà, Êèåâ (1974), ñ.129.
26. Ä.À. Äèäåíêî, Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè
11, 38 (1971).
27. È.Í. Êóçüìåíêî, Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, ÔÍÒ 5, 1433 (1979).
28. Â.È. Äîöåíêî, Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, Â.Ô. Ñòàòèíîâà,
Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè ¹4, 41 (1971) .
29. B. Obst and A. Nyilas, Mater. Sci. Engineer A137, 141
(1991).
30. H. Fróschl and F. Stangler, Z. Metallk. 66, 311 (1975).
31. Â.È. Êîíîíåíêî, ÔÍÒ 1, 1420 (1975).
32. Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, Â.Ñ. Ôîìåíêî, Þ.Ì. Ãîôìàí, Ïðå-
ïðèíò ÔÒÈÍÒ ÀÍ ÓÑÑÐ, 6 îêòÿáðÿ 1972, Õàðüêîâ, 17 ñ.
33. Â.Ñ. Áîáðîâ, È.Â. Âèäåíñêèé, Ìàòåðèàëû ÕÕ Âñåñî-
þçí. Ñîâåù. ïî ôèçèêå íèçêèõ òåìïåðàòóð, ×åðíîãî-
ëîâêà (1979), ÷àñòü 3, ñ. 79.
34. E.Y. Gutmanas and Y.Z. Estrin, Phys. Status Solidi A92,
137 (1985).
35. È.Í. Êóçüìåíêî, Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, ÄÀÍ ÑÑÑÐ 282, 599
(1985).
36. Ò.À. Ïàðõîìåíêî, Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, ÔÌÌ 36, 849 (1973).
37. Ò.À. Ïàðõîìåíêî, Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, ÔÍÒ 2, 252 (1976).
38. È.À. Ãèíäèí, ß.Ä. Ñòàðîäóáîâ, ÔÌÌ 15, 736 (1963).
39. L.P. Kubin and B. Jouffrey, Philos. Mag. 24, 437 (1971).
40. Y. Aono, E. Kuramoto, and K. Kitajima, Scr. Metall. 18,
201 (1984).
41. À.Ð. Áàðàç, Á.Â. Ìîëîòèëîâ, ÔÍÒ 3, 514 (1977).
42. À.Ð. Áàðàç, Ñ.Í. Çîëîòàðåâ, Á.Â. Ìîëîòèëîâ, ÔÌÌ 45,
170 (1978).
43. Å.Ä. Òàáà÷íèêîâà, À.Ì. Äîëãèí, Â.Ç. Áåíãóñ, Þ.Â.
Åôèìîâ, ÔÌÌ 58, 573 (1984).
44. À.Ì. Äîëãèí, Àâòîðåô. äèññ. ... êàíä. ôèç.-ìàò. íàóê,
ÔÒÈÍÒ ÀÍ ÓÑÑÐ, Õàðüêîâ (1988).
45. E. Kuramoto, S. Takeuchi, and T. Suzuki, J. Phys. Soc.
Jpn 34, 1217 (1973).
46. S. Takeuchi and K. Maeda, Acta Metall. 25, 1485 (1977).
47. K. Kitajima, Y. Aono, and E. Kuramoto, Scr. Metall. 15,
919 (1981).
48. V. Ramachandran, D.H. Baldwin, and R.E. Reed-Hill, Me-
tall. Trans. 1, 3011 (1970).
49. V.A. Moskalenko, V.I. Startsev, and V.N. Kovaleva, Cryo-
genics 20, 503 (1980).
50. V.N. Kovaleva and V.A. Moskalenko, Cryogenics 29, 1002
(1989).
51. Î.Â. Êëÿâèí, Ôèçèêà ïëàñòè÷íîñòè êðèñòàëëîâ ïðè
ãåëèåâûõ òåìïåðàòóðàõ, Íàóêà, Ìîñêâà (1987).
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9 911
52. I.N. Kuzmenko and V.V. Pustovalov, Cryogenics 25, 346
(1985).
53. Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, Â.Â. Âåðøèíèíà, Ñ.Â. Öèâèíñêèé,
Á.À. Àëåêñàíäðîâ, ÔÌÌ 30, 991 (1970).
54. È.Í. Êóçüìåíêî, Ñ.Â. Ëóáåíåö, Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, Ë.Ñ.
Ôîìåíêî, ÔÍÒ 9, 865 (1983).
55. J.C. Erdman and J. Jahoda, J. Appl. Phys. 39, 2793 (1968).
56. R. Zürcher, V. Gröger, and F. Stangler, Phys. Status So-
lidi A84, 475 (1984).
57. V. Gröger and M. Zehetbauer, Mater. Sci. Eng. A164, 240
(1993).
58. V. Gröger, J. Kohout, M.A. Lebyodkin, and L. Dunin-Bar-
kovskij, Key Engineering Materials 97–98, 251 (1994).
59. V.P. Podkuyko and V.V. Pustovalov, Cryogenics 28, 589
(1978)
60. È.Í. Ôðèäëÿíäåð, Ð.À. Óëüÿíîâ, Ý.Ç. Íåïîìíÿùàÿ, Â.Ï.
Ïîäêóéêî, Èçâ. ÀÍ ÑÑÑÐ, Ìåòàëëû, ¹ 5, 214 (1967).
61. Â.Ï. Ïîäêóéêî, ÔÌÌ 40, 1273 (1975).
62. Â.À. Ñòðèæàëî, Â.Þ. Áóãàåâ, È.È. Ìåäâåäü, Ïðîáëå-
ìû ïðî÷íîñòè, ¹ 1, 3 (1990).
63. K. Kamada, I. Yoshizawa, and T. Chihaya, Trans. Jpn.
Inst. Metals 9, Suppl., 443 (1968).
64. R.B. Schwarz and J.W. Mitchell, Phys. Rev. B9, 3292
(1974).
65. S.N. Komnik and V.V. Demirski, Cryst. Res. & Technol.
19, 863 (1984).
66. S.N. Komnik, V.V. Demirski, and V.I. Startsev, Czech. J.
Phys. B35, 230 (1985).
67. Í.Â. Èñàåâ, Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, Â.Ñ. Ôîìåíêî, Ñ.Ý. Øó-
ìèëèí, ÔÍÒ 20, 832 (1994).
68. V.A. Moskalenko, V.D. Natsik, and V.N. Kovaleva,
Mater. Sci. Eng. A309–310, 173 (2001).
69. Â.À. Ñòðèæàëî, Â.Þ. Áóãàåâ, È.È. Ìåäâåäü, Ïðîáëå-
ìû ïðî÷íîñòè ¹ 9, 26 (1990).
70. Ã.È. Êèðè÷åíêî, Â.Ä. Íàöèê, Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, Â.Ï.
Ñîëäàòîâ, Ñ.Ý. Øóìèëèí, ÔÍÒ 25, 1010 (1997)
71. K.-D. Fusenig and E. Nembach, Acta Metall. Mater. 41,
3181 (1993).
72. R.P. Reed and R.P. Walsh, Adv. Cryog. Engin. Materials,
34, Plenum, New York (1988), p. 199.
73. B. Obst and D. Pattanayak, Adv. Cryog. Engin. Materials
28, Plenum, New York (1981), p. 57.
74. B. Obst and W. Bauriedl, Adv. Cryog. Engin. Materias
34, Plenum, New York (1988), p. 275.
75. È.À .Øàïîâàëîâ, Óêð. Ôèç. Æóðíàë 29, 1562 (1984).
76. Ñ.Ï. Ñàââà, Â.ß. Èëüè÷åâ, Ïðîáëåìû ïðî÷íîñ-
òè ¹ 12, 109 (1973).
77. Â.È. Òðåôèëîâ, Å.Ì. Ìåäâåäåâ, Å.Ñ. Êèðèëëîâ, À.È. Çà-
õàð÷åíêî, Ïðåïðèíò ÔÒÈÍÒ AÍ ÓÑÑÐ, Õàðüêîâ (1975).
78. E.M. Medvedev, Cryogenics 9, 533 (1976).
79. B. Obst, in: Handbook of Applied Superconductivity, B.
Seeber (ed.) IOP Publishing Ltd, (1988), p. 968.
80. T. Ogata, K. Ishikava, K. Hiraga, K. Nagai, and T. Yuri,
Cryogenics 25, 444 (1985).
81. K. Ishikava, J. Mater. Sci. Lett. 5, 377 (1986).
82. K. Ishikava, T. Ogata, K. Nagai, and T. Yuri, J. Jpn. Inst.
Metals 51, 413 (1987).
83. K. Ishikava and T. Ogata, J. Jpn. Inst. Metals 50, 28 (1986).
84. T. Ogata, K. Ishikava, O. Umezawa, and T. Yuri, Cryo-
genics 28, 511 (1988).
85. Ì.À. Òèõîíîâñêèé, Â.È. Äîöåíêî, È.Ô. Êèñëÿê, Â.Ò.
Ïåòðåíêî, Ìåòàëëîôèçèêà 8, 73 (1986).
86. Â.È. Äîöåíêî, È.Ô. Êèñëÿê, Â.È. Ñòàðöåâ, Ì.À. Òè-
õîíîâñêèé, ÔÍÒ 12, 741 (1986).
87. Á.È. Âåðêèí, Ò.À. Ïàðõîìåíêî, Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, Â.È.
Ñòàðöåâ, Ïðåïðèíò ÔÒÈÍÒ ÀÍ ÓÑÑÐ, Õàðüêîâ (1975).
88. Á.È. Âåðêèí, Ò.À. Ïàðõîìåíêî, Â.Â. Ïóñòîâàëîâ,
Â.È. Ñòàðöåâ, ÄÀÍ ÑÑÑÐ 228, 586 (1976).
89. Â.Í. Íèêèôîðåíêî, Ô.Ô. Ëàâðåíòüåâ, â ñá.: Êðèîãåí-
íûå ìàòåðèàëû è èõ ñâàðêà, Íàóêîâà Äóìêà, Êèåâ
(1986), ñ. 145.
90. G.J. Chin, W.F. Hosford, Jr., and W.A. Backofen, Trans.
Metall. Soc. AIME 230, 1043 (1964).
91. Â.Â. Äåìèðñêèé, Äèññ. ... êàíä. ôèç-ìàò. íàóê,
ÔÒÈÍÒ ÀÍ ÓÑÑÐ, Õàðüêîâ (1985).
92. V.V. Demirski and S.N. Komnik, Acta Metall. 30, 2227
(1982).
93. L.P. Kubin, Ph. Spiesser, and Yu. Estrin, Acta Metall.
30, 385 (1982).
94. Í.Ï. Âèíîãðàäîâ, Ë.È. Äàíèëåíêî, Ì.Â. Çèíîâüåâ,
Çàâîäñê. ëàáîðàò. ¹ 4, 488 (1975).
95. Ë.Ñ. Íîâîãðóäñêèé, Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè ¹ 3, 125 (2000).
96. J.C. Erdman and J.A. Jahoda, J. Appl. Phys. 38, 459 (1967).
97. Ä.Í. Áîëüøóòêèí, Â.À. Äåñíåíêî, Â.ß. Èëüè÷åâ, Â.À.
Ïåñòðÿêîâ, ÔÌÌ 51, 288 (1981).
98. À.Ì. Äîëãèí, Â.Ç. Áåíãóñ, ÔÍÒ 16, 254 (1990).
99. Î.Â. Êëÿâèí, ÔÌÌ 17, 459 (1964).
100. W.F. Hosford, R.Z. Fleisher, and W.A. Backofen, Acta
Metall. 8, 187 (1960).
101. M.A. Lebyodkin, L.R. Dunin-Barkovskii, V.S. Bobrov,
and V. Gröger, Scr. Metall. Mater. 33, 773 (1995).
102. Â.Ñ. Êðûëîâñêèé, Ñ.Â. Ëåáåäåâ, ³ñíèê Õàðê³âñüêîãî
Óí³âåðñèòåòó, ¹ 739, ñåð³ÿ Ô³çèêà, âèï. 9, 119 (2006).
103. A.M. Dolgin and V.Z. Bengus, Phys. Status Solidi A94,
529 (1986).
104. Â.È. Åðåìèí, Â.Í. Êîâàëåâà, Â.À. Ìîñêàëåíêî, â ñá.
Êðèîãåííûå ìàòåðèàëû è èõ ñâàðêà, Íàóêîâà Äóìêà,
Êèåâ (1986) c. 74.
105. Â.Ñ. Áîáðîâ, Ì.À. Ëåáåäêèí, ÔÒÒ 31, 120, (1989).
106. Â.Ñ. Áîáðîâ, Ì.À. Ëåáåäêèí, Ïèñüìà â ÆÝÒÔ 38, 334
(1983).
107. J.A. Shields, S.N. Goals, R. Gibala, and E. Mitchel, Ma-
ter. Sci. Eng. 20, 71 (1975).
108. È.Í. Êóçüìåíêî, ÔÍÒ 7, 1558 (1987).
109. È.Í. Êóçüìåíêî, Ò.À. Ïàðõîìåíêî, Â.Â. Ïóñòîâàëîâ,
ÔÍÒ 4, 1340 (1978).
110. À.È. Ëàíäàó, Ò.Ë. Âàñèëåíêî, È.Í. Êóçüìåíêî, Â.Â.
Ïóñòîâàëîâ, Ìåòàëëîôèçèêà 2, 66 (1980).
111. Â.Ñ. Áîáðîâ, Ñ.È. Çàéöåâ, Ì.À. Ëåáåäêèí, ÔÒÒ 32,
3060, (1990).
112. Ë.Í. Äóíèí-Áàðêîâñêèé, Àâòîðåô. äèññ. ... êàíä.
ôèç.-ìàò. íàóê, ÈÔÒÒ ÐÀ, ×åðíîãîëîâêà (1999).
113. M.A. Lebyodkin, L.R. Dunin-Barkovskii, Y. Brechet, L.
Kubin, and Y. Estrin, Mater. Sci. Engin. A234-236, 115
(1997).
114. Ò.Â. Ãðèãîðîâà, Í.Â. Èñàåâ, Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, Â.Ñ.
Ôîìåíêî, Ñ.Ý. Øóìèëèí, ³ñíèê Õàðê³âñüêîãî Óí³âåð-
ñèòåòó, ¹ 739, ñåð³ÿ Ô³çèêà, âèï. 9, 153 (2006).
115. Ò.Â. Ãðèãîðîâà, Í.Â. Èñàåâ, Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, Â.Ñ.
Ôîìåíêî, Ñ.Ý. Øóìèëèí, ÔÍÒ 33, 507 (2007).
116. G.A. Malygin, Phys. Status Solidi B61, K45 (1974).
117. Ã.À. Ìàëûãèí, ÔÌÌ 40, 642 (1975).
118. Ã.À. Ìàëûãèí, ÔÌÌ 40, 21 (1975).
119. Á.Â. Ïåòóõîâ, Þ.Ç. Ýñòðèí, ÔÒÒ 17, 2041 (1975).
120. Á.Â. Ïåòóõîâ, ÔÒÒ 19, 397 (1977).
912 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9
Â.Â. Ïóñòîâàëîâ
121. Á.Â. Ïåòóõîâ, ÔÒÒ 19, 2058 (1977).
122. Ã.À. Ìàëûãèí, ÔÒÒ 19, 1460 (1977).
123. Ã.À. Ìàëûãèí, ÔÒÒ 19, 3152 (1977).
124. Ã.À. Ìàëûãèí, ÔÒÒ 20, 2825 (1978).
125. È.Ñ. Æèòîìèðñêèé, È.Í. Íå÷èïîðåíêî, ÔÍÒ 4, 1053
(1978).
126. Ã.À. Ìàëûãèí, ÔÍÒ 5, 1338 (1979).
127. Ð.Ã. Ìèíö, Á.Â. Ïåòóõîâ, ÔÒÒ 22, 1085 (1980).
128. Y.Z. Estrin and L.P. Kubin, Scr. Metall. 14, 1359 (1980).
129. Ã.À. Ìàëûãèí, ÔÌÌ 63, 864 (1987).
130. Ã.À. Ìàëûãèí, ÔÒÒ 29, 1633 (1987).
131. Y.Z. Estrin and L.P. Kubin, in: Continuum Models of
Discrete Systems, O.Breelin and R.K.T. Hsie (eds.)
North-Holland (1981), p. 13.
132. M. Zaiser, Scr. Metall. Materialia 32, 1261 (1995).
133. M. Zaiser, Acta Metall. Materialia (1996).
134. T.A. Parkhomenko and V.V. Pustovalov, Phys. Status
Solidi A74, 11 (1982).
135. Â.È. Äîöåíêî, À.È. Ëàíäàó, Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, Ñîâðå-
ìåííûå ïðîáëåìû íèçêîòåìïåðàòóðíîé ïëàñòè÷íîñ-
òè ìàòåðèàëîâ, Íàóêîâà äóìêà, Êèåâ (1987).
136. T. Wille, W. Gieske, and C. Schwink, Acta Metal, 35,
2679 (1987).
137. È.À. Øåïåëü, Ë.Í. Çàãîðóéêî, Â.Ä. Íàöèê, Â.Â. Ïóñ-
òîâàëîâ, Â.Ï. Ñîëäàòîâ, ÔÍÒ 17, 390 (1991).
138. Í.Â. Èñàåâ, Â.Ä. Íàöèê, Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, È.À. Øå-
ïåëü, Ñ.Ý. Øóìèëèí, ÔÍÒ 18, 911 (1992).
139. Â.Ñ. Ôîìåíêî, Í.Â. Èñàåâ, Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, ÔÍÒ 19,
429 (1993).
140. Í.Â. Èñàåâ, Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, Â.Ñ. Ôîìåíêî, Ñ.Ý. Øó-
ìèëèí, ÔÍÒ 22, 99 (1996).
141. Â.À. Ìîñêàëåíêî, Â.Í. Êîâàëåâà, Â.Ä. Íàöèê, Â.Â.
Ïóñòîâàëîâ, Ñ.Ý. Øóìèëèí, ÔÍÒ 22, 1108 (1996).
142. Í.Â. Èñàåâ, Â.Ä. Íàöèê, Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, Â.Ñ. Ôî-
ìåíêî, Ñ.Ý. Øóìèëèí, ÔÍÒ 24, 786 (1998).
143. Í.Â. Èñàåâ, Â.Ñ. Ôîìåíêî, Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, È.Ñ.
Áðàóäå, ÔÍÒ 28, 522 (2002).
144. À. Çåãåð, â êí.: Äèñëîêàöèè è ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà
êðèñòàëëîâ, Èçä.-âî èíîñòð. ëèòåð., Ìîñêâà (1960).
145. A.H. Ñottrell, Progr. Metall. Phys. 1, 77 (1949).
146. J.D. Eshelby, F.C. Frank, and F.R.N. Nabarro, Philos.
Mag. 42, 35 (1951).
147. A. Wronski and A. Fordean, J. Less Common Metals N6,
620 (1964).
148. Â.È. Òðåôèëîâ, Ñ.À. Ôèðñòîâ, ÔÌÌ 22, 611 (1966).
149. Â.Í. Âûäàøåíêî, À.È. Ëàíäàó, ÔÒÒ 19, 614 (1977).
150. Äæ. Ýøåëáè, Êîíòèíóàëüíàÿ òåîðèÿ äèñëîêàöèé, Ìèð,
Ìîñêâà (1963).
151. Â. Ñîëîâüåâ, â ñá.: Ïðîáëåìû ìåòàëëîâåäåíèÿ è ôè-
çèêè ìåòàëëîâ, Ìåòàëëóðãèÿ (1972), c. 227.
152. R.B. Schwarz and R. Labush, J. Appl. Phys. 49, 5174
(1978).
153. Â.È. Òðåôèëîâ, Þ.Â. Ìèëüìàí, Ñ.À. Ôèðñòîâ, Ôèçè-
÷åñêèå îñíîâû ïðî÷íîñòè òóãîïëàâêèõ ìåòàëëîâ, Íàó-
êîâà Äóìêà, Êèåâ (1975).
154. Y. Estrin and H. Mecking, in: Strength Metals and Alloys,
McQueen et al. (eds.), Pergamon Press, vol. 1, 589 (1985).
155. A.M. Dolgin and V.D. Natsik, Acta Univer. Carol. Ma-
thematica Physics 32, 77 (1991).
156. Â.È. Åðåìèí, Â.Ä. Íàöèê, Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè ¹ 3,
58 (1991).
157. V.I. Eremin, Scr. Metall. Mater. 25, 225 (1991).
158. V.I. Eremin and V.D. Natsik, Scr. Metall. Mater. 26, 47
(1992).
159. E.F. Yeryomina and V.I. Eremin, Scr. Metall. Mater. 30,
1117 (1994).
160. Í.Í. Äàâèäåíêîâ, ÔÒÒ 3, 2458 (1961).
161. Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, Â.Ñ. Ôîìåíêî, ÔÌÌ 26, 716 (1968).
162. Ä.À. Äèäåíêî, Äèññ. ... êàíä. ôèç-ìàò. íàóê, ÔÒÈÍÒ
ÀÍ ÓÑÑÐ, Õàðüêîâ (1973).
163. Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, Äèññ. ... äîêò. ôèç-ìàò. íàóê,
ÔÒÈÍÒ ÀÍ ÓÑÑÐ, Õàðüêîâ (1974).
164. Ïåð Áàê, Êàí ×åí,  ìèðå íàóêè ¹ 3, 16 (1991).
165. Ì.À. Ëåáåäêèí, Ë.Ð. Äóíèí-Áàðêîâñêèé, ÆÝÒÔ 113,
1816, (1988).
166. Â.À. Ñòðèæàëî, Å.Â. Âîðîáüåâ, Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè
¹ 8, 97 (1993).
167. Â.À. Ñòðèæàëî, Å.Â. Âîðîáüåâ, Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè
¹ 10, 9 (1994).
168. Â.À. Ñòðèæàëî, Å.Â. Âîðîáüåâ, Ë.Ñ. Íîâîãðóäñêèé,
Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè ¹ 8, 12 (1995).
169. Å.Â. Âîðîáüåâ, Â.À. Ñòðèæàëî, Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè
¹1, 97 (1999).
Jump-like deformation of metals and alloys at
low temperatures
(Review Article)
V.V. Pustovalov
At low temperatures below 20–30 K plastic de-
formation usually proceeds as oscillations of the
flow stress (jump-like deformation). The low-tem-
perature jump-like deformation (LTJD) develops
under special conditions of deformation due to the
specific dynamics of dislocations and possibly spe-
cific physical conditions of deformation (low ther-
mal conductivity and heat capacity of samples, heat
exchange with the environment). Since the detec-
tion of LTJD in the 1950ies a great number of ex-
perimental and theoretical studies have been car-
ried out, but no review has been presented. Further
progress toward an understanding of the LTJD
mechanism and development of a theory for this
phenomenon is hardly possible without systemati-
zation of experimental data. The LTJD theories and
experiments are, generally compared on the basis
of discrete experimental facts. The review pro-
posed is an attempt to collect as much available ex-
perimental information, as possible, to classify it,
to find out the basic mechanisms of LTJD, to ana-
lyze theoretical hypotheses, to compare theory and
experiment and to put forward some proposals
concerning the mechanisms of low-temperature
jump-like deformation.
PACS: 61.20.F- Deformation and plasticity;
81.40.Lm Deformation, plasticity, and creep.
Keywords: low temperature jump-like deformation,
metals, alloys.
Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 9 913
|