Количественный анализ скачка деформации ползучести β-олова, стимулированного сверхпроводящим переходом - Нацик, В.Д.; Солдатов, В.П.; Кириченко, Г.И.; Иванченко, Л.Г. (Физика низких температур, 2003)
Продолжено начатое ранее (В.П. Солдатов и др., ФНТ 27, 1421 (2001)) детальное изучение кинетики нестационарной ползучести монокристаллов чистого b-Sn, стимулированной сверхпроводящим n-s переходом. Образцы были ориентированы для скольжения по системе (100)<010>. В этом случае кинетика ползучести определялась движением дислокаций через барьеры потенциального рельефа Пайерлса. Эксперименты выполнены при температурах T₁ = 1,6 К и T₂ = 3,2 К, меньших критической температуры олова Tс = 3,72 К; n-s и s-n переходы осуществлялись выключением и включением магнитного поля. Подтвержден стадийный характер кривых ползучести dens(t) после n-s перехода: при T₁ = 1,6 К выявлены переходная, динамическая и флуктуационная стадии; при T₂ = 3,2 К - переходная и флуктуационная стадии. Изучены зависимости количественных характеристик каждой стадии от величины скорости ползучести в момент n-s перехода и полной предварительной деформации образца. Методом малых догрузок построены макроскопические диаграммы деформирования β-Sn при указанных температурах и определены коэффициенты деформационного упрочнения, характеризующие интенсивность упрочнения на макромасштабном уровне. В Приложении изложена теория низкотемпературной ползучести металлов, обусловленной квантовым (туннельным), динамическим и термически активированным движением дислокаций в потенциальном рельефе Пайерлса. Проведено сопоставление с теорией особенностей и характеристик динамической и флуктуационной стадий кривых ползучести олова dens(t), зарегистрированных в экспериментах. Установлен квантовый характер флуктуационной стадии ползучести олова в изученном температурном интервале. В результате анализа кривых ползучести получены оценки для коэффициента деформационного упрочнения на макро- и микромасштабном уровнях, выявлено и обсуждено различие интенсивностей упрочнения на макро- и микромасштабном уровнях. Установлено, что нестационарная ползучесть β-Sn в области температур жидкого гелия обусловлена низкоэнергетическими дислокационными процессами, которые связаны с туннельным преодолением эффективных потенциальных барьеров величиной порядка 10⁻³ эВ. The detailed study begun earlier (V. P. Soldatov et al., Fiz. Nizk. Temp. 27, 1421 (2001) [Low Temp. Phys. 27, 1048 (2001)]) on the kinetics of transient creep stimulated by the n–s superconducting transition in single crystals of pure β-Sn is continued. The samples are oriented for slip in the (100)〈010〉 system. In that case the kinetics of creep is governed by the motion of dislocations through the barriers of the Peierls potential relief. Experiments are carried out at temperatures of T₁ =1.6  K and TT₂ =3.2  K , which are lower than the critical temperature of tin, T c =3.72  K ; the n–s and s–n transitions are brought about by turning a magnetic field off and on. The staged character of the creep curves dens(t) after an n–s transition is confirmed: at T₁ =1.6  K one can distinguish a transient, a dynamic, and a fluctuation stage, and at T₂ =3.2  K , a transient and a fluctuation stage. The quantitative characteristics of each stage are investigated as functions of the creep rate at the time of the n–s transition and the total prestrain of the sample. The method of small loads is used to construct the macroscopic stress–strain diagram of β-Sn for the temperatures indicated and the work-hardening coefficients characterizing the intensity of the hardening on a macroscopic scale are determined. In the Appendix a theory of low-temperature creep in metals is set forth which involves the quantum (tunneling), dynamic, and thermally activated motion of dislocations in the Peierls potential relief. The features and characteristics of the dynamic and fluctuation stages of the experimental creep curves dens(t) of tin are compared with the theory. It is established that the fluctuation stage of creep in tin is of a quantum character in the temperature interval studied. An analysis of the creep curves allows estimation of the work-hardening coefficient on the macro- and microscopic scales. It is found that the transient creep of β-Sn at temperatures in the liquid-helium region is due to low-energy dislocation processes involving a tunneling through effective potential barriers of the order of 10⁻³ eV in height. Продовжено почате раніше (В.П. Солдатов та іншi, ФНТ 27, 1421 (2001)) детальне дослідження кінетики нестаціонарної повзучості монокристалів чистого β-Sn, стимульованої надпровідним n s переходом. Зразки були орієнтовані для ковзання по системі (100)<010>. У цьому випадку кінетика повзучості визначалася рухом дислокацій крізь бар єри потенціального рельєфу Пайєрлса. Експерименти виконано при температурах T₁ = 1,6 К и T₂ = 3,2 К, котрі менші від критичної температури олова Тс = 3,72 К; n-s і s-nпереходи здійснювалися виключенням і включенням магнітного поля. Підтверджено стадійний характер кривих повзучості ns(t) після n-s переходу: при T₁ = 1,6 К виявлено перехідну, динамічну і флуктуаційну стадії; при T₂ = 3,2 К перехідну і флуктуаційну стадії. Вивчено залежності кількісних характеристик кожної стадії від величин швидкості повзучості в момент n-s переходу і повної попередньої деформації зразка. Методом малих довантажень побудовано макроскопічні діаграми деформування при вказаних значеннях температури і визначено коефіцієнти деформаційного зміцнення, котрі характеризують інтенсивність зміцнення на макромасштабному рівні. У Додатку викладено теорію низькотемпературної повзучості металів, обумовленої квантовим (тунельним), динамічним та термічно активованим рухом дислокацій у потенціальному рельєфі Пайєрлса. Проведено співставлення з теорією особливостей і характеристик динамічної та флуктуаційної стадій повзучості олова dens(t), зареєстрованих в експериментах. Встановлено квантовий характер флуктуаційної повзучості олова у вивченому інтервалі температур. Як наслідок аналізу кривих повзучості одержано оцінки для коефіцієнта деформаційного зміцнення на макро- і мікромасштабному рівнях, виявлено і обговорено різницю інтенсивностей зміцнення на макро- і мікромасштабному рівнях. Встановлено, що нестаціонарна повзучістьβ-Sn в області температур рідкого гелію обумовлена низькоенергетичними дислокаційними процесами, котрі пов язані з тунельним подоланням ефективних потенціальних бар єрів величиною порядку 10⁻³ еВ.