О низкотемпературном поглощении продольного ультразвука в объемном металличе-ском стекле Zr₅₂.₅Ti₅Cu₁₇.₉Ni₁₄.₆Al₁₀

В объемном металлическом стекле Zr₅₂.₅Ti₅Cu₁₇.₉Ni₁₄.₆Al₁₀ проведены исследования поглощения ультразвука для частот 20, 50 и 150 МГц в области температур 80–300 К. На основании полученных данных оценен спектр энергий активации дефектов, ответственных за затухание. Результаты обсуждаются в рамках ре...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:	Физика низких температур
Datum:	2012
Hauptverfasser:	Бакай, С.А., Булатов, А.С., Клочко, В.С., Корниец, А.В., Фатеев, М.П.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2012
Schlagworte:	Низкоразмерные и неупорядоченные системы
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117899
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	О низкотемпературном поглощении продольного ультразвука в объемном металличе-ском стекле Zr₅₂.₅Ti₅Cu₁₇.₉Ni₁₄.₆Al₁₀ / С.А. Бакай, А.С. Булатов, В.С. Клочко, А.В. Корниец, М.П. Фатеев // Физика низких температур. — 2012. — Т. 38, № 10. — С. 1197–1201. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-117899
record_format	dspace
spelling	Бакай, С.А. Булатов, А.С. Клочко, В.С. Корниец, А.В. Фатеев, М.П. 2017-05-27T11:16:08Z 2017-05-27T11:16:08Z 2012 О низкотемпературном поглощении продольного ультразвука в объемном металличе-ском стекле Zr₅₂.₅Ti₅Cu₁₇.₉Ni₁₄.₆Al₁₀ / С.А. Бакай, А.С. Булатов, В.С. Клочко, А.В. Корниец, М.П. Фатеев // Физика низких температур. — 2012. — Т. 38, № 10. — С. 1197–1201. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. PACS: 61.43.Dq, 62.80.+f 0132-6414 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117899 В объемном металлическом стекле Zr₅₂.₅Ti₅Cu₁₇.₉Ni₁₄.₆Al₁₀ проведены исследования поглощения ультразвука для частот 20, 50 и 150 МГц в области температур 80–300 К. На основании полученных данных оценен спектр энергий активации дефектов, ответственных за затухание. Результаты обсуждаются в рамках релаксационной модели Дебая. В об'ємному металевому склі Zr₅₂.₅Ti₅Cu₁₇.₉Ni₁₄.₆Al₁₀ проведено дослідження поглинання ультразвуку для частот 20, 50 та 150 МГц в області температур 80–300 К. На підставі отриманих даних оцінено спектр енергій активації дефектів, які відповідальні за поглинання. Результати обговорюються в рамках релаксаційної моделі Дебая. Ultrasonic attenuation in Zr₅₂.₅Ti₅Cu₁₇.₉Ni₁₄.₆Al₁₀ bulk metallic glass has been investigated at frequencies of 20, 50 and 150 MHz and temperatures from 80 to 300 K. Using of the obtained data the activation energy spectrum of defects responsible for the ultrasonic attenuation is estimated. The results are discussed in the framework of Debye relaxation model. Работа выполнена в рамках проекта (№1.1.1.48) государственной целевой научно-технической программы «Нанотехнологии и наноматериалы». Авторы выражают особую признательность А.С. Бакаю за ценные дискуссии и замечания. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур Низкоразмерные и неупорядоченные системы О низкотемпературном поглощении продольного ультразвука в объемном металличе-ском стекле Zr₅₂.₅Ti₅Cu₁₇.₉Ni₁₄.₆Al₁₀ About low-temperature attenuation of longitudinal ultrasound in bulk Zr₅₂.₅Ti₅Cu₁₇.₉Ni₁₄.₆Al₁₀ metallic glass Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	О низкотемпературном поглощении продольного ультразвука в объемном металличе-ском стекле Zr₅₂.₅Ti₅Cu₁₇.₉Ni₁₄.₆Al₁₀
spellingShingle	О низкотемпературном поглощении продольного ультразвука в объемном металличе-ском стекле Zr₅₂.₅Ti₅Cu₁₇.₉Ni₁₄.₆Al₁₀ Бакай, С.А. Булатов, А.С. Клочко, В.С. Корниец, А.В. Фатеев, М.П. Низкоразмерные и неупорядоченные системы
title_short	О низкотемпературном поглощении продольного ультразвука в объемном металличе-ском стекле Zr₅₂.₅Ti₅Cu₁₇.₉Ni₁₄.₆Al₁₀
title_full	О низкотемпературном поглощении продольного ультразвука в объемном металличе-ском стекле Zr₅₂.₅Ti₅Cu₁₇.₉Ni₁₄.₆Al₁₀
title_fullStr	О низкотемпературном поглощении продольного ультразвука в объемном металличе-ском стекле Zr₅₂.₅Ti₅Cu₁₇.₉Ni₁₄.₆Al₁₀
title_full_unstemmed	О низкотемпературном поглощении продольного ультразвука в объемном металличе-ском стекле Zr₅₂.₅Ti₅Cu₁₇.₉Ni₁₄.₆Al₁₀
title_sort	о низкотемпературном поглощении продольного ультразвука в объемном металличе-ском стекле zr₅₂.₅ti₅cu₁₇.₉ni₁₄.₆al₁₀
author	Бакай, С.А. Булатов, А.С. Клочко, В.С. Корниец, А.В. Фатеев, М.П.
author_facet	Бакай, С.А. Булатов, А.С. Клочко, В.С. Корниец, А.В. Фатеев, М.П.
topic	Низкоразмерные и неупорядоченные системы
topic_facet	Низкоразмерные и неупорядоченные системы
publishDate	2012
language	Russian
container_title	Физика низких температур
publisher	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
format	Article
title_alt	About low-temperature attenuation of longitudinal ultrasound in bulk Zr₅₂.₅Ti₅Cu₁₇.₉Ni₁₄.₆Al₁₀ metallic glass
description	В объемном металлическом стекле Zr₅₂.₅Ti₅Cu₁₇.₉Ni₁₄.₆Al₁₀ проведены исследования поглощения ультразвука для частот 20, 50 и 150 МГц в области температур 80–300 К. На основании полученных данных оценен спектр энергий активации дефектов, ответственных за затухание. Результаты обсуждаются в рамках релаксационной модели Дебая. В об'ємному металевому склі Zr₅₂.₅Ti₅Cu₁₇.₉Ni₁₄.₆Al₁₀ проведено дослідження поглинання ультразвуку для частот 20, 50 та 150 МГц в області температур 80–300 К. На підставі отриманих даних оцінено спектр енергій активації дефектів, які відповідальні за поглинання. Результати обговорюються в рамках релаксаційної моделі Дебая. Ultrasonic attenuation in Zr₅₂.₅Ti₅Cu₁₇.₉Ni₁₄.₆Al₁₀ bulk metallic glass has been investigated at frequencies of 20, 50 and 150 MHz and temperatures from 80 to 300 K. Using of the obtained data the activation energy spectrum of defects responsible for the ultrasonic attenuation is estimated. The results are discussed in the framework of Debye relaxation model.
isbn	PACS: 61.43.Dq, 62.80.+f
issn	0132-6414
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117899
citation_txt	О низкотемпературном поглощении продольного ультразвука в объемном металличе-ском стекле Zr₅₂.₅Ti₅Cu₁₇.₉Ni₁₄.₆Al₁₀ / С.А. Бакай, А.С. Булатов, В.С. Клочко, А.В. Корниец, М.П. Фатеев // Физика низких температур. — 2012. — Т. 38, № 10. — С. 1197–1201. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT bakaisa onizkotemperaturnompogloŝeniiprodolʹnogoulʹtrazvukavobʺemnommetalličeskomsteklezr525ti5cu179ni146al10 AT bulatovas onizkotemperaturnompogloŝeniiprodolʹnogoulʹtrazvukavobʺemnommetalličeskomsteklezr525ti5cu179ni146al10 AT kločkovs onizkotemperaturnompogloŝeniiprodolʹnogoulʹtrazvukavobʺemnommetalličeskomsteklezr525ti5cu179ni146al10 AT korniecav onizkotemperaturnompogloŝeniiprodolʹnogoulʹtrazvukavobʺemnommetalličeskomsteklezr525ti5cu179ni146al10 AT fateevmp onizkotemperaturnompogloŝeniiprodolʹnogoulʹtrazvukavobʺemnommetalličeskomsteklezr525ti5cu179ni146al10 AT bakaisa aboutlowtemperatureattenuationoflongitudinalultrasoundinbulkzr525ti5cu179ni146al10metallicglass AT bulatovas aboutlowtemperatureattenuationoflongitudinalultrasoundinbulkzr525ti5cu179ni146al10metallicglass AT kločkovs aboutlowtemperatureattenuationoflongitudinalultrasoundinbulkzr525ti5cu179ni146al10metallicglass AT korniecav aboutlowtemperatureattenuationoflongitudinalultrasoundinbulkzr525ti5cu179ni146al10metallicglass AT fateevmp aboutlowtemperatureattenuationoflongitudinalultrasoundinbulkzr525ti5cu179ni146al10metallicglass
first_indexed	2025-11-27T02:18:54Z
last_indexed	2025-11-27T02:18:54Z
_version_	1850793745243439104
fulltext	© С.А. Бакай, А.С. Булатов, В.С. Клочко, А.В. Корниец, М.П. Фатеев, 2012 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2012, т. 38, № 10, c. 1197–1201 О низкотемпературном поглощении продольного ультразвука в объемном металлическом стекле Zr52,5Ti5Cu17,9Ni14,6Al10 С.А. Бакай, А.С. Булатов, В.С. Клочко, А.В. Корниец, М.П. Фатеев Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт» ул. Академическая, 1, г. Харьков, 61108, Украина E-mail: mfateev@kipt.kharkov.ua Статья поступила в редакцию 16 марта 2012 г., после переработки 11 апреля 2012 г. В объемном металлическом стекле Zr52,5Ti5Cu17,9Ni14,6Al10 проведены исследования поглощения ультразвука для частот 20, 50 и 150 МГц в области температур 80–300 К. На основании полученных дан- ных оценен спектр энергий активации дефектов, ответственных за затухание. Результаты обсуждаются в рамках релаксационной модели Дебая. В об'ємному металевому склі Zr52,5Ti5Cu17,9Ni14,6Al10 проведено дослідження поглинання ультразвуку для частот 20, 50 та 150 МГц в області температур 80–300 К. На підставі отриманих даних оцінено спектр енергій активації дефектів, які відповідальні за поглинання. Результати обговорюються в рамках релаксаційної моделі Дебая. PACS: 61.43.Dq Аморфные полупроводники, металлы и сплавы; 62.80.+f Релаксация ультразвука. Ключевые слова: объемное металлическое стекло, затухание ультразвука, релаксация. 1. Введение Объемные металлические стекла (ОМС) являются предметом самых пристальных исследований в те- чение последних двадцати лет [1,2]. Обладая всем комплексом уникальных физических характеристик, присущим обычным металлическим стеклам, они, бла- годаря более высокой стеклообразующей способности, могут быть получены в виде полноразмерных образ- цов. Наряду с тем, что некоторые из этих сплавов уже имеют широкое практическое применение, их откры- тие предоставляет новые возможности для исследова- ния природы аморфного состояния. Снижение на два- три порядка скорости охлаждения по сравнению с из- вестными аморфными сплавами может приводить к формированию особой структуры ближнего порядка, изменению кинетики процессов структурной релакса- ции и ряда других важных физических свойств ОМС. Особый интерес представляют исследования про- цессов переноса и структурной релаксации для созда- ния теории динамических свойств аморфных систем, особенно в области температур вблизи и выше «плато теплопроводности» (10–80 К) [3]. В ОМС, так же, как и в кристаллических металлах и сплавах, в области уп- ругих деформаций, где действует закон Гука, наблю- дается ряд отклонений от чисто упругого поведения. Неупругие эффекты, наблюдаемые при низких напря- жениях, являются основной причиной внутреннего тре- ния (ВТ), которое характеризует необратимые потери энергии внутри твердого тела при механических коле- баниях. На данный момент методом низкочастотного внутреннего трения уже исследованы процессы струк- турной релаксации в ОМС Zr52,5Ti5Cu17,9Ni14,6Al10 в области температур от комнатной до температуры стеклования Тg [4–6]. Был выделен вклад обратимой и необратимой структурной релаксации в поведение за- тухания, а также предложена феноменологическая мо- дель структурной релаксации, основанная на наличии в структуре ОМС особых центров, обладающих конфи- гурацией с несимметричным «двухямным потенциа- лом». Однако низкотемпературные данные, а также данные, полученные высокочастотными методами при низких температурах, отсутствуют. Наряду с исследованием низкочастотного ВТ, од- ним из эффективных методов изучения релаксацион- ных процессов в твердых телах является поглощение С.А. Бакай, А.С. Булатов, В.С. Клочко, А.В. Корниец, М.П. Фатеев 1198 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2012, т. 38, № 10 ультразвука. Несмотря на повышенное внимание к исследованию поглощения звука в аморфных струк- турах, до сих пор нет ясности в понимании основных механизмов этого явления. Было предложено не- сколько моделей для объяснения наблюдаемых час- тотных и температурных зависимостей поглощения ультразвука в аморфных телах. Для температур выше квантового режима наиболее важными являются про- цессы термически-активированной релаксации, взаи- модействие с тепловыми колебаниями (фононами) и электронами проводимости (механизм Ахиезера), а также рассеяние на флуктуациях неоднородностей упругой среды. Выявление каждого из механизмов в зависимости от частоты звука и температуры пред- ставляет собой непростую задачу, до конца не разре- шенную до настоящего времени. Поэтому цель настоящей работы — изучение тем- пературных зависимостей поглощения ультразвука для частот 20, 50 и 150 МГц в объемном металлическом стекле 52,5 5 17,9 14,6 10Zr Ti Cu Ni Al (aт.%) в области тем- ператур 80–300 К и интерпретации на основе получен- ных данных физических механизмов, ответственных за эти процессы. 2. Образцы и методика Исходный аморфный сплав Zr52,5Ti5Cu17,9Ni14,6Al10 готовился прямым сплавлением компонент (чистотой ~ 99,95%) в атмосфере чистого аргона. Сплав перехо- дил в стеклообразное состояние при струйной закалке со скоростью 10 К/с в охлажденной медной матрице. Процедура в деталях описана в работе [7]. Полученный сплав имел размер 3 мм в диаметре и 75 мм длиной, из которого электроискровым способом вырезался обра- зец размером Ø3×5 мм, далее он подвергался механи- ческой шлифовке и полировке для получения необхо- димых плоскопараллельных поверхностей. Аморфное состояние образца контролировалось на рентгеновском дифрактометре ДРОН 4-07 с использованием СоKα излучения. На рис. 1 показана дифрактограмма иссле- дуемого объемного металлического стекла, свидетель- ствующая об отсутствии в нем кристаллической фазы. Образец обладал плотностью равной 6,68 г/см3 при комнатной температуре. С помощью дифференциаль- ной сканирующей калориметрии (ДСК) установлено, что температура стеклования и температура кристал- лизации составляют 702gT = К и 755cT = К соответ- ственно. Для измерения коэффициента поглощения продольного ультразвука применялась импульсная методика в схеме на прохождение [8]. Продольные ультразвуковые волны возбуждались пьезопреобразо- вателями из ниобата лития диаметром 3 мм и собст- венными резонансными частотами 20 и 50 МГц. Аку- стический контакт образец–пьезопреобразователь обеспечивался при помощи силиконового масла. Из- мерения выполнялись в интервале температур 80– 300 К при нагреве со скоростью 50 К/ч и температур- ным шагом 1 К. Скорость нагрева контролировалась прецизионным терморегулятором РИФ 101. 3. Результаты эксперимента На рис. 2 представлена температурная зависимость изменения коэффициента поглощения ( )L TΔα про- дольного ультразвука частотой 20 МГц, выраженного в относительных единицах. Как видно на рисунке, изме- нение коэффициента поглощения в исследуемом ин- тервале температур имеет немонотонный характер. В интервале температур 120–290 К (рис. 2) наблюдается широкий несимметричный максимум, который не име- ет определенной температуры локализации. Это озна- чает, что обнаруженная экстремальная зависимость коэффициента поглощения продольного ультразвука Рис. 1. Дифрактограмма сплава Zr52,5Ti5Cu17,9Ni14,6Al10 при комнатной температуре. Рис. 2. Изменение коэффициента поглощения продольного ультразвука в зависимости от температуры для частоты f = = 20 МГц. Светлые значки — экспериментальные данные, сплошные кривые — разультаты расчетов в модели Дебая. О низкотемпературном поглощении продольного ультразвука в объемном металлическом стекле Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2012, т. 38, № 10 1199 обусловлена термически активированными релаксаци- онными процессами, которые возбуждаются в иссле- дуемых образцах акустическими колебаниями. На рис. 3 приведены температурные зависимости изменения коэффициента поглощения упругого про- дольного ультразвука частотой 50 (1) и 150 МГц (2). Как видно, кривые температурной зависимости, в от- личие от представленных выше данных, не имеют экс- тремальной зависимости, а представляют собой только характерную S-образную форму. Мы предполагаем, что участок крутой температурной зависимости ( )L TΔα является восходящей ветвью широкого релак- сационного пика внутреннего трения. При этом об- ласть экстремума ( )L TΔα сдвинута в сторону более высоких температур. 4. Обсуждение результатов Проанализируем вклад различных механизмов за- тухания ультразвука в ОМС в исследуемом интервале температур и частот. 1. Как известно, механизм Ахиезера хорошо описы- вает поглощение ультразвука в кристаллических мате- риалах. Звуковая волна рассматривается как макроско- пическое внешнее поле, которое модулирует частоты квазичастиц за счет механизма ангармоничности, что приводит к нарушению их равновесности. Когда вы- полняется условие 1ωτ << , где τ — время релаксации фононной подсистемы, имеем [9]: 2 3 2( / 3 )v LC T Vα = γ ρ ω τ , где γ — параметр ангармоничности, аналогичный па- раметру Грюнайзена для кристаллических тел, vC — удельная теплоемкость, 3 LV — продольная скорость ультразвука и ω — его угловая частота. Время тепло- вой релаксации фононов обычно оценивается из выра- жения для теплопроводности 21 3 v LC Vκ = τ . Этот механизм приводит к квадратичной зависимости 2α ≈ ω коэффициента поглощения от частоты и слабой его зависимости от температуры выше плато тепло- проводности. 2. Рэлеевское рассеяние звука на статических неод- нородностях не зависит от температуры и имеет силь- ную зависимость поглощения от частоты 4.α ≈ ω Оно наблюдается у однородных аморфных стекол, как пра- вило, в терагерцевом диапазоне и исчезающее мало при частотах в сотни мегагерц. 3. Известно, что релаксационные процессы могут давать заметный вклад в поглощение звука при низких температурах от 10 до 300 К в диапазоне частот от де- сятков до сотен мегагерц. Поглощение, связанное с релаксационными процессами, можно описать в рам- ках феноменологической модели Дебая: 2 3 2 2 ( ) 2 1 L L f d V Δ ω τ α = τ τ + ω τ∫ , (1) где ( )f τ — функция распределения времен релакса- ции, Δ — параметр, описывающий взаимодействие упругого поля с релаксационными модами. Анализ возможных механизмов поглощения, их ко- личественного и качественного соответствия нашим данным показывает, что все наблюдаемые особенности не могут быть объяснены типичным ахиезеровским механизмом, отражающим взаимодействие звука с те- пловыми фононами. Чтобы объяснить наблюдаемую в настоящей работе зависимость поглощения ультразвука от температуры и частоты (см. рис. 2 и 3), необходимо предположить, что процесс поглощения связан главным образом с термически-активированными перестройками атомов, вызванными внешним упругим полем. Природа этих дефектов до сих пор остается невыясненной. Затухание в релаксационной модели зависит, прежде всего, от плотности, распределения и степени взаимодействия этих дефектов со звуком. Экспериментальные данные, полученные при изучении внутреннего трения, показа- ли, что на температурной зависимости (ВТ) многих аморфных металлических стекол в области температур 200–400 К наблюдаются максимумы затухания релак- сационного типа, высота и положение которых зависят от состава сплава и структурного состояния материала [10]. Существование пиков внутреннего трения для многих аморфных сплавов является доказательством существования атомных конфигураций с ближним по- Рис. 3. Изменение коэффициента поглощения продольного ультразвука в зависимости от температуры для частоты 50 МГц (1) и 150 МГц (2), 0 Lα — значение изменения коэф- фициента поглощения для f = 50 МГц при температуре 300 К, светлые значки — экспериментальные данные, сплошные кривые — результаты расчетов в модели Дебая. С.А. Бакай, А.С. Булатов, В.С. Клочко, А.В. Корниец, М.П. Фатеев 1200 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2012, т. 38, № 10 рядком, отличающимся от среднего (дефекты аморф- ной структуры), которые создают отклик на воздействие внешних механических напряжений путем локальной перестройки атомов. Элементарными актами такой пе- рестройки являются атомные скачки, о чем свидетель- ствует величина частотного фактора 13 14 0 10 10− −τ = − с [10]. Уширение релаксационных пиков в 2–3 раза (по сравнению с дебаевским) свидетельствует об энерге- тическом разбросе параметров фиксируемых атомных конфигураций, что является следствием распределе- ния «точечно-подобных» дефектов по размерам. Тер- мическая обработка приводит к уменьшению высоты пиков ВТ, что связывается с протеканием структур- ной релаксации и уменьшением концентрации де- фектных конфигураций. В рамках поликластерной модели [11] элементарные перестройки атомных конфигураций под действием внешних напряжений и тепловых флуктуаций происхо- дят, прежде всего, на межкластерных границах. Именно здесь происходит сравнительно быстрая диффузия ато- мов и легко образуются сдвиговые дислокационные петли. Согласно оценки [11], величина среднего размера кластеров составляет ~10 нм. Следовательно, согласно этой модели, концентрация атомов на межкластерных границах в металлических стеклах исключительно вы- сока (порядка 10%), и они должны играть определяю- щую роль в процессах обратимой и необратимой пере- стройки их микроструктуры. Время релаксации, связанное с энергией активации Е, можно описать арениусовской зависимостью: 0 exp ( / )BE k Tτ = τ − . (2) Распределение времен релаксации, очевидно, связано с распределением энергий активации дефектов структу- ры. В результате коэффициент поглощения ультразву- ка можно представить в виде 2 2 3 2 2( ) , 2 1L B B P E dE V k T ω τ α = ρ +ω τ∫ (3) B — усредненный деформационный потенциал, кото- рый описывает взаимодействие между полем звуковой волны и системой дефектов структуры, ρ — плот- ность материалла, ( )P E — функция распределения по энергиям. Вполне правдоподобно предположить, что распределение энергетических барьеров имеет гаус- совский вид: 2 0 0 ( ) exp , 2 2 g mN E E P E E E ⎛ ⎞⎡ ⎤−⎜ ⎟= − ⎢ ⎥⎜ ⎟π ⎢ ⎥⎣ ⎦⎝ ⎠ (4) где Ng — концентрация перестраивающихся атомов, mE и 0E — наиболее вероятная энергия миграции и ширина распределения. Из (3) следует, что темпера- турный пик поглощения ультразвука с частотой ω связан с энергией миграции mE простым соотношени- ем: 1,mωτ = 0 peakexp ( / ).m m BE k Tτ = τ Выбирая пара- метр 14 0 10 c,−τ ≈ 7 14 10 c ,−ω = π ⋅ peak 220 К,T ≈ имеем 0,3mE ≈ эВ. Энергии такого порядка наблюдались во время экспериментов по высокотемпературному фону внутреннего трения [12]. Для более точного определе- ния параметров релаксационной модели рассматривае- мого ОМС была осуществлена подгонка оптимальных значений этих параметров с целью наилучшего совпа- дения экспериментальных кривых поглощения для час- тот 50 и 150 МГц в интервале температур 100–280 К с зависимостью (3). При этом были выбраны следующие значения: 1B ≈ эВ, 203 10gN ≈ ⋅ см–3. Из графика зави- симости поглощения от температуры для 20 МГц были определены энергетические параметры mE и 0 ,E ко- торые оказались равны 0,276 эВ и 0,082 эВ соответст- венно. Результаты расчетов с использованием про- стейшей релаксационной модели (1)–(4) приведены на рис. 2 и 3. Отметим, что релаксационная теория приво- дит к линейной зависимости коэффициента поглоще- ния от частоты для восходящей ветви поглощения. 5. Заключение Приведенный анализ показывает, что все наблюдае- мые особенности не могут быть объяснены типичным (для кристаллов в этой области частот и температур) ахиезеровским механизмом поглощения. Затухание звука в ОМС имеет близкую к линейной (отличную от квадратичной ахиезеровской) частотную зависи- мость и на один–два порядка больше поглощения, обусловленного ангармонизмом фононной подсисте- мы. Зависимость от температуры демонстрирует не- монотонный характер с широким несимметричным максимумом. Это, по-видимому, является следствием специфического строения аморфного сплава, обла- дающего системой дефектов с широким распределе- нием времен релаксации. Таким образом, экспериментальные результаты для ОМС Zr52,5Ti5Cu17,9Ni14,6Al10 показывают, что затуха- ние продольного ультразвука в диапазоне частот 20– 150 МГц в температурном интервале 100–300 К можно вполне адекватно описать с помощью простейшей ре- лаксационной модели Дебая с распределенными энер- гиями активации. В рамках поликластерной модели такие процессы можно отождествить с термоактивиро- ванными перескоками атомов, находящихся на меж- кластерных границах, под действием знакопеременных механических напряжений [9]. К сожалению, получен- ных экспериментальных данных недостаточно, чтобы сделать заключение о характере энергетического спек- тра дефектов исследуемого ОМС. Для этого необходи- мо провести исследования поглощения ультразвука в более широком интервале частот и температур. О низкотемпературном поглощении продольного ультразвука в объемном металлическом стекле Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2012, т. 38, № 10 1201 Работа выполнена в рамках проекта (№1.1.1.48) го- сударственной целевой научно-технической програм- мы «Нанотехнологии и наноматериалы». Авторы выражают особую признательность А.С. Ба- каю за ценные дискуссии и замечания. 1. Amorphous and Nanocrystalline Materials: Preparation, A. Inoue and K. Hashimoto (eds.), Properties and Applications, Springer-Verlag, Berlin (2001). 2. A. Inoue, X.M. Wang, and W. Zhang, Rev. Adv. Mater. Sci. 18, 1 (2008). 3. R.O. Pohl, X. Liu, and E. Thompson, Rev. Mod. Phys. 74, 991 (2002). 4. Н.П. Кобелев, Е.Л. Колыванов, В.А. Хоник, ФТТ 45, 2124 (2003). 5. Н.П. Кобелев, Е.Л. Колыванов, В.А. Хоник, ФТТ 47, 400 (2005). 6. Н.П. Кобелев, Е.Л. Колыванов, В.А. Хоник, ФТТ 47, 646 (2005). 7. A.S. Bakai, S.A. Bakai, J. Eckert, I.M. Neklyudov, and V.I. Savchenko, J. Non-Crystalline Solids 353, 3754 (2007). 8. В.Д. Филь, П.А. Безуглый, Е.А. Масалитин, В.И. Дени- сенко, ПТЭ, № 3, 210 (1973). 9. T.O. Woodruff and H. Ehrenreich, Phys. Rev. 123, 1553 (1961). 10. И.В. Золотухин, Ю.Е. Калинин, УФН 160, 75 (1990). 11. А.С. Бакай, Поликластерные аморфные тела, Энерго- атомиздат, Москва (1987). 12. И.В. Золотухин, Ю.Е. Калинин, ФТТ 37, 536 (1995). About low-temperature attenuation of longitudinal ultrasound in bulk Zr52.5Ti5Cu17.9Ni14.6Al10 metallic glass S.А. Bakai, А.S. Bulatov, V.S. Klochko, А.V. Коrniets, and М.P. Fateev Ultrasonic attenuation in Zr52.5Ti5Cu17.9Ni14.6Al10 bulk metallic glass has been investigated at frequen- cies of 20, 50 and 150 MHz and temperatures from 80 to 300 K. Using of the obtained data the activation energy spectrum of defects responsible for the ultra- sonic attenuation is estimated. The results are dis- cussed in the framework of Debye relaxation model. PACS: 61.43.Dq Amorphous semiconductors, met- als, and alloys; 62.80.+f Ultrasonic relaxation. Keywords: bulk amorphous glass, ultrasonics attenua- tion, relaxation.

О низкотемпературном поглощении продольного ультразвука в объемном металличе-ском стекле Zr₅₂.₅Ti₅Cu₁₇.₉Ni₁₄.₆Al₁₀

Institution

Ähnliche Einträge