При кімнатній температурі типові значення мікротвердості кристалів С60, вирощених з газової фази, виявилися рівними НV 0,2 ГПа, що збігається зі значеннями для відпалених кристалів С60, вирощених з розчину. За величиною мікротвердості кристали фулериту С60 близькі до графіту, пластичних ГЦК металів типу золота або кристалів NaCl. Більш повне уявлення про твердість фулериту дає приведена в дисертації порівняльна таблиця, у яку включені також кріокристали. Нормована на модуль пружності твердість ГЦК фази особливо чистого С60 виявилася вище твердості типових молекулярних кристалів при близьких гомологічних температурах. Цей факт, а також істотна локалізація ковзання показують, що кристали С60, вивчені у даній роботі, не можна віднести до класу пластичних через наявність у них домішок (газових), які зміцнюють фулерит.

Методом оптичної мікроскопії поблизу відбитка індентора виявлені добре розвинуті лінії ковзання, що свідчить про дислокаційну природу процесу деформації фулериту С60. Характерні ряди дислокаційних фігур травлення спостерігалися у роботі [16] при термічному і хімічному травленні кристалів С60. Кристалографічний аналіз картин пластичних зсувів, уперше проведений на двох габітусних площинах {111} і {100}, привів до однозначного висновку про активність єдиної системи ковзання типу {111}<110> у ГЦК і ПК фазах фулериту С60. Таким чином, аномалія мікротвердості при ГЦКПК переході не пов'язана зі зміною систем ковзання. низькотемпературний деформація кристалічний електронний

Встановлена і вивчена анізотропія пластичної деформації у кристалах C60. Анізотропія проявляється, зокрема, у залежності величини HV від типу площини індентування: (1,25-1,5) при T = 293 K. Анізотропія твердості, імовірно, значною мірою обумовлена різною інтенсивністю деформаційного зміцнення матеріалу під індентором при проникненні в напрямках <111> і <100>.

Показано, що орієнтаційне упорядкування молекул у кристалах С60 [17] значно впливає на їхню пластичність: зареєстрована східчаста зміна мікротвердості приблизно на 30% при переході через Тс 260 К (температура фазового перетворення ГЦК ПК) і злам на температурній залежності мікротвердості в області початку формування "орієнтаційного скла" при T 160 K (рис. 10). Ріст HV при ГЦК ПК переході здійснюється в інтервалі температур 10 K. Ширина цього інтервалу зме-ншується при відпалі у вакуумі, що, очевидно, пов'язано з очищенням поверхневих шарів від газових домішок, які насичують кристал при його зберіганні на повітрі.

Проаналізовано два типи релаксаційних процесів, які відбуваються у пружному полі дислокації, що рухається в ПК фазі фулериту С60. Показано, що ці процеси обумовлені динамічною взаємодією дислокації з обертальними ступенями свободи молекул С60. Кожний з таких процесів може дати значний внесок у гальмування дислокації. У безпосередній близькості від Тс основна роль належить релаксаційним втратам, які супроводжують взаємодію пружного поля дислокації з полем параметра порядку, що відповідає цьому переходу. Цей механізм може пояснити характер росту мікротвердості нижче Тс. В області температур порядку 160 К максимальної величини досягають динамічні втрати дислокації, обумовлені термічно активованою релаксацією у системі пентагонних і гексагонних конфігурацій молекул, рівновага між якими порушується пружним полем дислокації. Цей механізм гальмування дислокацій пояснює початок значного збільшення мікротвердості при зниженні температури в області орієнтаційного склування фулериту.

Полімеризований С60. Мікротвердість полімеризованого низьким тиском фулериту С60 вище мікротвердості монокристалів чистого С60: при кімнатній температурі приблизно в 4 рази, при температурі рідкого азоту - у 2,6 рази. Аналіз показав, що в це зміцнення вносять адитивний внесок полімеризація і зеренна структура. Розділити вплив на твердість цих двох факторів не вдається.

На температурній залежності мікротвердості полімеризованого С60 виявлено стрибок в області фазового переходу ГЦКПК фуллерита С60. Передбачається, що цей стрибок обумовлений руйнуванням полімеризованого стану під дією неоднорідного поля напружень під індентором.

Відпал полімеризованого С60 при температурі 573 К змінює фазовий стан зразка і приводить до істотного зменшення твердості. Стрибок в області переходу ГЦКПК розтягується по температурі і зміщається у бік більш низьких температур.

Висновки

У дисертації отримано оригінальне рішення актуальної наукової проблеми, що полягає у встановленні фізичних механізмів, які визначають вплив перебудов граткової, домішкової і електронної структури на низькотемпературні механічні властивості складних кристалічних матеріалів. На основі узагальнення результатів, отриманих за допомогою надійно апробованих методів механічних випробувань, систематизовані аномалії пластичної плинності і механічні ефекти, що є наслідком фазових перетворень і структурних перебудов, які протікають у вивчених матеріалах (сплави на основі In, металоксидні ВТНП, фулерит С60) при зміні складу або під впливом зовнішніх факторів: температури, механічного напруження, магнітного поля. Запропоновано послідовну і несуперечливу мікроскопічну інтерпретацію виявлених ефектів. Зроблено висновок про те, що найбільш сильний вплив на низькотемпературну пластичність вивчених кристалів справляють процеси упорядкування. Отримані результати можуть служити експериментальною базою для подальшого розвитку дислокаційної теорії пластичності і міцності стосовно до складних кристалічних об'єктів, вони також значно розширюють уявлення про фазові перетворення у кристалічних твердих тілах. Практична значимість роботи визначається вперше отриманими відомостями про низькотемпературні механічні властивості сучасних перспективних матеріалів, а також розробленими принципами пошуку нових матеріалів із властивістю надпружності.

Основні результати роботи представлені нижче у вигляді кількох груп положень, об'єднаних, виходячи з природи ефекту, що спостерігається.

I. Аномалії пластичної плинності поблизу критичних точок фазових переходів виявляються у вигляді розмитих сходинок на залежностях механічних характеристик матеріалу від температури, концентрації компонентів або інших параметрів, зміна яких приводить до фазового переходу. Величина ефекту (стрибкоподібної зміни механічного параметра) у досліджених матеріалах складала приблизно 30-50%.

1. Докладно вивчена аномалія на температурній залежності мікротвердості кристалів С60, що полягає у різкому збільшенні HV поблизу температури Tc 260 К фазового переходу ГЦКПК, пов'язаного з орієнтаційним упорядкуванням молекул С60. Ця аномалія була інтерпретована як наслідок наявності динамічної компоненти сили тертя дислокації, яка обумовлена взаємодією пружного поля дислокації з полем параметра порядку й обчислена поблизу точки переходу у рамках теорії Ландау безперервних фазових переходів.

2. Виявлено стрибок на концентраційній залежності і посилення температурної залежності мікротвердості кристалів YBa2Cu3O7- в інтервалі 0,3 < < 0,4, що відповідає орто II орто I переходу. Виявлена особливість інтерпретована як наслідок впливу упорядкування атомів кисню в ланцюжках Cu-O на характеристики потенціального рельєфу ґратки, структуру ядра і рухливість дислокацій.

3. Установлено, що границі текучості кристалів In, які деформуються у нормальному і надпровідному станах, відрізняються майже в два рази, що є максимальною відносною величиною ефекту у порівнянні з інших надпровідниками.

II. Динамічні деформаційні ефекти є наслідком локальних перебудов домішкової або орієнтаційної структури кристалів у пружних полях рухомих дислокацій і проявляються як специфічні особливості у кінетиці пластичної деформації.

1. У сплавах на основі In спостережено і досліджено ряд ефектів, обумовлених процесом динамічного деформаційного старіння (ДДС): післярелаксаційний ефект; нестабільність пластичної плинності; аномалії на температурних залежностях термоактиваційних параметрів. Уперше показано, що кінетика ДДС у сплавах на основі In описується рівнянням (9) з показником степеня n = 1/3 і низькими значеннями енергії активації процесу. Це забезпечує низьку температуру початку прояву ДДС ~ (0,1-0,17)Тm, де Тm - температура плавлення, і свідчить про канальний характер дифузії домішок.

2. У кристалах С60 при Т0 160 K уперше виявлена особливість у вигляді зламу на залежності HV(T). Ця особливість знайшла якісне пояснення на основі уявлень про різке зростання при Т < 160 K динамічної компоненти сили тертя дислокації, обумовленої термічно активованою релаксацією у системі пентагонних і гексагонних конфігурацій молекул, рівновага між якими порушується пружним полем дислокації.

III. Кінетичні ефекти обумовлені нерівноважним станом матеріалу і пов'язані з протіканням процесів перебудови структури або фазових перетворень. В експериментах такі ефекти проявляються у зміні фізико-механічних параметрів у часі при постійних значеннях температури і зовнішніх параметрів.

1. Уперше методами механічних випробувань вивчена кінетика близького упорядкування в сплавах In-Pb, виведених з рівноважного стану псевдодвійниковим зсувом, і показано, що процес відновлення рівноваги описується реакцією першого порядку (рівняння (9) з n =1) з параметрами, що відповідають об'ємній дифузії домішкових атомів на відстані, порівняні з міжатомними.

2. Виявлено і вивчено раніше не відоме структурне перетворення у сплаві In-4,3 ат. % Cd. Перетворення є ізотермічним і дифузійно контрольованим. Кінетика переходу у низькотемпературний стан, зареєстрована резистометричним методом, описується рівнянням Аврамі (9) з показником степеня n 2, що вказує на складний характер переходу: утворення зародків нової фази і їх ріст. Структурне перетворення інтерпретовано як розпад твердого розчину з утворенням фази, збагаченої Cd.

IV. Псевдодвійникування як особливий вид мартенситного перетворення, що відбувається тільки під дією зовнішнього напруження. Вивчено умови реалізації і закономірності псевдодвійникування у сплавах In-Pb з близьким порядком типу кластеризації. Виявлено принципові відмінності між пластичною деформацією шляхом ковзання, двійникування і псевдодвійникування. Встановлено атермічний характер псевдодвійникування, властивий також звичайним мартенситним перетворенням.

V. Гістерезисні ефекти у твердих тілах можуть бути наслідком нерівноважного стану системи і/або необоротних втрат, пов'язаних з перебудовами структури, які протікають під дією зовнішніх факторів (температури, механічного напруження та ін.). Термодинамічний гістерезис при фазових перетвореннях у твердих тілах може бути обумовлений також наявністю енергії внутрішніх напружень, що виникають при утворенні включень нової фази.

1. Виявлено температурний гістерезис фізико-механічних властивостей у сплаві In-4,3 ат. % Cd в інтервалі 130-290 К. Цей гістерезис обумовлений кінетичними процесами, що протікають у зразках при зміні температури.

2. В інтервалі температур 0,48-180 К вивчено механічний гістерезис у висококонцентрованих сплавах In-Pb. Оцінено параметри механічного гістерезису: термодинамічне напруження Т, обумовлене порушенням при псевдодвійниковому зсуві рівноважного близького порядку, і напруження тертя f, що характеризує опір, який чинять кристалічна ґратка та її дефекти руху двійникових границь. Уперше показано, що з ростом концентрації Pb Т збільшується, а f зменшується. Останнє свідчить про зв'язок сили тертя з далекодіючими пружними полями дислокацій.

VI. Низькотемпературна надпружність. Полягає в оборотності великих пластичних деформацій, що протікають шляхом псевдодвійникування. У дисертації детально і систематично досліджені механізми надпружної деформації у сплавах In-Pb.

Отримані результати дозволяють говорити про експериментальне виявлення й опис деформаційних властивостей нового класу надпружних сплавів.

Цей клас надпружних матеріалів має перевагу у порівнянні з матеріалами з "мартенситною" надпружністю, яка полягає у відносно широкому температурному інтервалі реалізації даної властивості.

Список використаних джерел

Lubenets S.V., Startsev V.I., Fomenko L.S. Elastic twinning in In-10 wt. % Pb alloy // Kristall und Technik. - 1980. - Vol. 15, №8. - P. K 78-K 80.

Tachibana M., Michiyama M., Kikuchi K., Achiba Y., and Kojima K. Temperature dependence of the microhardness of C60 crystals // Phys. Rev. B. - 1994. - Vol. 49, № 21. - P. 14945-14948.

Песчанская Н.Н., Смирнов Б.И., Шпейзман В.В., Якушев П.Н. Неупругая деформация керамики Y-Ba-Cu-O в сверхпроводящем и нормальном состояниях // ФТТ. - 1988. - Т. 30, №11. - С. 3503-3505.

Пустовалов В.В. Влияние сверхпроводящего перехода на макроскопические характеристики пластической деформации. - В кн.: Физические процессы пластической деформации при низких температурах. - Киев: Наукова думка, 1974. - С. 152-210.

Нацик В.Д., Подольский А.В. Теория ориентационной релаксации в низкотемпературной фазе фуллерита С60 // ФНТ. - 1998. - Т. 24, №7. - С. 689-703.

Нацик В.Д., Подольский А.В. Торможение дислокаций в низкотемпературной фазе фуллерита С60, обусловленное ориентационной релаксацией молекул // ФНТ. - 2000. - Т. 26, №3. - С. 304-313.

Кристиан Дж. Теория превращений в металлах и сплавах. - Часть 1. Термодинамика и общая кинетическая теория. - Мир, 1978. - 806 с.

Хандрос Л.Г. О природе эффектов сверхупругости и памяти формы // Мартенситные превращения. - Киев: Наукова Думка. - 1978. - С. 146-150.

Бойко В.С., Гарбер Р.И., Косевич А.М. Обратимая пластичность кристаллов. - М.: Наука. - 1991. - 280 с.

Курдюмов Г.В. Бездиффузионные мартенситные превращения // ЖТФ. - 1948. - Т. 18, №8. - С. 999-1025.

Бобров В.С., Власко-Власов В.К., Емельченко Г.А. и др. (8 авторов). Микропластичность монокристаллов Y-Ba-Cu-O // ФТТ. - 1989. - Т. 31, №4. - С. 93-99.

Трефилов В.И., Мильман Ю.В., Фирстов С.А. Физические основы прочности тугоплавких металлов. - Киев: Наукова Думка, 1975. - 315 с.

Красовский А.Я. Хрупкость металлов при низких температурах. - Киев: Наукова Думка, 1980. - 335 с.

Нацик В.Д. О влиянии примесей, предварительной деформации и температуры на пластичность сверхпроводников. - ФНТ. - 1975. - Т. 1, №4. - С. 488-501.

Osipyan Yu.A., Bobrov V.S., Grushko Yu.S. et al. (7 auth.). On the mechanical properties of C60 fullerite // Appl. Phys. A. - 1993. - Vol. 56. - P. 413-416.

Орлов В.И., Никитенко В.И., Николаев Р.К. (5 авторов). Экспериментальное изучение дислокаций в монокристаллах фуллерена С60 и механизмы их пластической деформации // Письма в ЖЭТФ. - 1994. - Т. 59, №10. - С. 667-671.

Локтев В.М. Легированный фуллерит - первый трехмерный органический сверхпроводник // ФНТ. - 1992. - Т. 18, №3. - С. 217-235.

Список опублікованих праць за темою дисертації

Кузьменко И.Н., Лубенец С.В., Пустовалов В.В., Фоменко Л.С. Влияние сверхпроводящего перехода на скольжение и двойникование индия и его сплавов // ФНТ. - 1983. - Т. 9, №8. - С. 865-872.

Fomenko L.S., Lubenets S.V., Startsev V.I. Transition from superelastic to irreversible twinning in In-Pb alloys as a relaxation-like process // Scripta Met. - 1984. - Vol. 18, №5. - P. 535-538.

Фоменко Л.С., Лубенец С.В. Переход от скольжения к двойникованию в сплавах In-Pb // ФММ. - 1984. - Т. 57, №6. - С. 1193-1197.

Lubenets S.V., Startsev V.I., Fomenko L.S. Dynamics of twinning in metals and alloys // Phys. Stat. Sol. (a). - 1985. - Vol. 92, №11. - P. 11-55.

Лубенец С.В., Фоменко Л.С. Релаксация напряжений в сплавах на основе индия в условиях деформационного старения // ФММ. - 1986. - Т. 61, №5. - С. 971-978.

Лубенец С.В., Фоменко Л.С. Кинетика деформационного старения в сплавах индий-олово // ФММ. - 1986. - Т. 62, №2. - С. 377-383.

Lubenets S.V., Fomenko L.S. Strain aging kinetics in indium-based alloys // Czech. J. Phys. B - 1986. - Vol. 36, №4. - P. 493-497.

Лубенец С.В., Фоменко Л.С., Старцев В.И. Влияние циклического нагружения на параметры сверхупругой деформации сплавов индий-свинец // ФММ. - 1987. - Т. 64, №5. - С. 975-982.

Демирский В.В., Кауфманн Х.-Й., Лубенец С.В., Нацик В.Д., Фоменко Л.С. Микротвердость и микрохрупкость монокристаллов высокотемпературного сверхпроводника YBaCuO // ФТТ. - 1989. - Т. 31, №6. - С. 263-265.

Демирский В.В., Лубенец С.В., Нацик В.Д., Сорин М.М., Фоменко Л.С., Чайковская Н.М. Пластические и прочностные характеристики монокристаллов и керамик высокотемпературных сверхпроводящих металлоксидов // СФХТ. - 1990. - Т. 3, №1. - С. 84-88.

Лубенец С.В., Нацик В.Д., Сорин М.Н., Фоменко Л.С., Чайковская Н.М., Кауфманн Х.-Й., Фишер К. Неоднородность микромеханических свойств кристаллов и керамики высокотемпературных висмутсодержащих сверхпроводников // СФХТ. - 1990. - Т. 3, №8, ч. 2. - С. 1857-1862.

Fomenko L.S., Kaufmann H.-J., Lubenets S.V., Natsik V.D., Orlova T.S., Peschanskaya N.N., Shpeizmann V.V., Smirnov B.I. Microplasticity of high Tc superconductors in the temperature range 77-300 K // Acta Universitatis Carolinae - Mathematica et Physica. - 1991. - Vol. 32, №1. - P. 131-137.

Фарбер Б.Я., Сидоров Н.С., Кулаков В.И., Иунин Ю.А., Изотов А.Н., Емельченко Г.А., Бобров В.С., Фоменко Л.С., Нацик В.Д., Лубенец С.В. Микротвердость монокристаллов и керамики YBCO в интервале температур 77-300 К // СФХТ. - 1991. - Т. 4, №12. - С. 2394-2403.

Лубенец С.В., Нацик В.Д., Фоменко Л.С., Сорин М.Н., Чайковская Н.М., Бобров В.С., Изотов А.И., Жохов Л.А. Микропластичность и микрохрупкость кристаллов YBCO в интервале температур 77-300 К // СФХТ. - 1993. - Т. 6, №7. - С. 1406-1415.

Bobrov V.S., Goncharov V.A., Emelchenco G.A., Fomenko L.S., Ivanov A.P., Izotov A.N., Osipyan Yu.A., Sidorov N.S., Suvorov E.V., Shekhtman V.Sh., Zavelskaya L.N., Zverkova I.I. Deformation and structure of YBCO ceramics and single crystals in the temperature range 300-1200 K // Physica B. - 1994. - Vol. 194-196. - P. 2095-2096.

Лубенец С.В., Нацик В.Д., Фоменко Л.С., Бобров В.С., Изотов А.И. Влияние содержания кислорода на микротвердость монокристаллов YBa2Cu3O7- в интервале температур 77-293 К // ФНТ. - 1995. - Т. 21, №3. - С. 324-330.

Фоменко Л.С., Нацик В.Д., Лубенец С.В., Лирцман В.Г., Аксенова Н.А., Исакина А.П., Прохватилов А.И., Стржемечный М.А., Руофф Р.С. Корреляция низкотемпературных аномалий микропластичности со структурными превращениями в кристаллах С60 // ФНТ. - 1995. - Т. 21, №4. - С. 465-468.

Bobrov V.S., Dilanyan R.A., Fomenko L.S., Iunin Yu.L., Lebyodkin M.A., Lubenets S.V., Orlov B.I., and Ossipyan Yu.A. Mechanical properties and deformation of fullerites // J. Supercond. - 1995. - Vol. 8, №1. - P. 1-3.

Лубенец С.В., Нацик В.Д., Фоменко Л.С. Модули упругости и низкотемпературные аномалии акустических свойств высокотемпературных сверхпроводников // ФНТ. - 1995. - Т. 21, №5. - С. 475-497.

Нацик В.Д., Лубенец С.В., Фоменко Л.С. Влияние ориентационного упорядочения молекул на подвижность дислокаций в фуллерите С60 // ФНТ. - 1996. - Т. 22, №3. - С. 337-344.

Natsik V.D., Lubenets S.V., Fomenko L.S. Relaxation drag of dislocation in C60 crystals at low temperatures // Phys. Stat. Sol. (a). - 1996. - Vol. 157, №2. - P. 303-309.

Lubenets S.V., Natsik V.D., Fomenko L.S., Kaufmann H.-J., Bobrov V.S., Izotov A.N. Influence of oxygen content and structural defects on low-temperature mechanical properties of high-temperature superconducting single crystals and ceramics // ФНТ. - 1997. - Т. 23, №8. - С. 902-908.

Лубенец С.В., Нацик В.Д., Фоменко Л.С., Исакина А.П., Прохватилов А.И., Стржемечный М.А., Аксенова Н.А., Руофф Р.С. Структура, системы скольжения и микротвердость кристаллов С60 // ФНТ. - 1997. - Т. 23, № 3. -С. 338-351.

Фоменко Л.С., Лубенец С.В., Бобров В.С., Изотов А.Н. Микротвердость соединений La2CuO4 и La1,85Sr0,15CuO4 при температурах 81-292 К // ФТТ. - 1998. - Т. 40, №3. -С. 493-497.

Isakina A.P., Lubenets S.V., Natsik V.D., Prokhvatilov A.L., Strzhemechny M.A., Fomenko L.S., Aksenova N.A., Soldatov A.V. Structure and microhardness of low pressure polymerized fullerite C60 // ФНТ. - 1998. - Т. 24, №12. - С. 1192-1201.

Lubenets S.V., Natsik V.D., Pal-Val P.P., Pal.-Val L.N., Fomenko L.S. Low temperature structure transformation in In-Cd solid solutions // Mat. Sci. and Eng. A. - 1998. - Vol. 256, №1-2. - P. 1-7.

Лубенец С.В., Нацик В.Д., Паль-Валь П.П., Паль-Валь Л.Н., Фоменко Л.С. Изучение структурной нестабильности сплавов In-Cd акустическим, резистивным и микромеханическим методом // Известия РАН, сер. физ. - 2000. - Т. 64. - С. 1718-1721.

Фоменко Л.С. Низкотемпературное деформационное старение в сплавах In-Pb в условиях релаксации напряжений // ФНТ. - 2000. - Т. 26, №12. - С. 1245-1255.

Фоменко Л.С. Кинетика деформационного старения в сплавах In-Pb // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2001. - Т. 3, №3. - С. 248-250.

Фоменко Л.С., Нацик В.Д., Лубенец С.В. Низкотемпературный механический гистерезис // ФНТ. - 2001. - Т. 27, №12. - С. 1430-1441.

Лубенец С.В., Фоменко Л.С. Деформационное старение в сплавах In-Sn и In-Pb // Взаимодействие дефектов кристаллической решетки и свойства металлов. - Тула: ТПИ. - 1985. - С. 132-135.

Fomenko L.S., Kaufmann H.-J., Lubenets S.V., Natsik V.D. Micromechanical properties of Re-Ba-Cu-O high-Tc superconductors // Proc. ICMC'90 Topic Conf. "HTSCs. Material Aspects". - Garmisch-Partenkichen (FRG). - 1990. - P. 41-46.

Лубенец С.В., Старцев В.И., Фоменко Л.С. Динамика деформационного старения в сплавах In-Pb // Внутреннее трение и дислокационная структура металлов. - Тула: ТПИ. - 1990. - С. 44-49.

Бойко В.С., Лубенец С.В., Нацик В.Д., Фоменко Л.С. Закономерности деформационного упрочнения при двойниковании сверхупругих сплавов In-Pb в условиях циклического нагружения // Доклады всесоюзной конференции по мартенситным превращениям в твердом теле "Мартенсит 91". - Киев: Институт металлофизики АН Украины. - 1992. - С. 382-385.

Fomenko L.S., Lubenets S.V., Natsik V.D. Microplasticity and fracture toughness of HTSCs at low temperature // Proc. International Conf. "Physics in Ukraine". - Kiev: Bogolyubov Institute for Theoretical Physics. - 1993. - P. 107-110.

Fomenko L.S., Lubenets S.V., Natsik V.D. Microplasticity and microbrittleness of HTSC single crystals and ceramics: influence of microstructural inhomogeneities and temperature // Solid State Phenomena, Rabier J., George A., Brechet Y., and Kubin L. (eds.). - Vol. 35-36. - Switzerland: Scitec Publucation Ltd, 1994. - P. 513-518.

Bobrov V.S., Dilanyan R.A., Fomenko L.S., Lebyodkin M.A., Lubenets S.V., and Orlov V.I. On the mechanical properties of C60 fullerite crystals // Solid State Phenomena, Rabier J., George A., Brechet Y., and Kubin L. (eds.). - Vol. 35-36. - Switzerland: Scitec Publucation Ltd, 1994. - P. 519-526.

Fomenko L.S., Natsik V.D., Lubenets S.V., Aksenova N.A., Isakina A.P., Prokhvatilov A.I., Strzhemechny M.A., Ruoff R.S. Structural and plastic properties of C60 crystals // Recent Advances in the Chemistry and Physics of Fullerenes and Related Materials, edited by Kadish K.M. and Ruoff R.S. (Proc. 187th ECS Meeting, Symp. Fullerenes: Chemistry, Physics, and New Directions VII). - Vol. 2. - Pennington NY: - The Electrochemical Society, Inc, 1995. - P. 926-934.

Анотація

Фоменко Л.С. Вплив структурних перебудов на низькотемпературну пластичність нових кристалічних матеріалів: надпружні сплави, металоксидні ВТНП, фулерити. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 - фізика твердого тіла. - Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України, Харків, 2002.

Дисертація присвячена проблемі встановлення фізичних механізмів, що визначають вплив перебудов граткової, домішкової і електронної структури на низькотемпературні механічні властивості ряду складних кристалічних матеріалів: сплавів на основі In, металоксидних ВТНП, фулериту С60. На основі узагальнення результатів, отриманих за допомогою надійно апробованих методів механічних випробувань, систематизовано аномалії пластичної плинності і механічні ефекти, які є наслідком фазових перетворень і структурних перебудов, що протікають у вивчених матеріалах при зміні складу або під впливом зовнішніх факторів: температури, механічного напруження, магнітного поля. Запропоновано послідовну і несуперечливу мікроскопічну інтерпретацію виявлених ефектів. Зроблено висновок про те, що найбільш сильний вплив на низькотемпературну пластичність вивчених кристалів спричиняють процеси упорядкування. Систематично досліджені основні закономірності і механізми надпружної деформації у сплавах In-Pb, що характеризуються наявністю ближнього порядку типу кластеризації. Отримані результати дозволяють говорити про експериментальне виявлення і опис деформаційних властивостей нового класу сплавів, надпружна поведінка яких обумовлена псевдодвійникуванням. Цей клас надпружних матеріалів має перевагу у порівнянні з матеріалами з "мартенситною" надпружністю, яка полягає у відносно широкому температурному інтервалі реалізації даної властивості.

Ключові слова: кристали, сплави, низькотемпературна пластичність, фазові перетворення, структурні перебудови, упорядкування, псевдодвійникування, надпружність, високотемпературні надпровідники, фулерити.

Аннотация

Фоменко Л.С. Влияние структурных перестроек на низкотемпературную пластичность новых кристаллических материалов: сверхупругие сплавы, ВТСП, фуллериты. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 01.04.07 - физика твердого тела. - Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины, Харьков, 2002.

Диссертация посвящена проблеме установления физических механизмов, определяющих влияние перестроек решеточной, примесной и электронной структуры на низкотемпературные механические свойства ряда сложных кристаллических материалов: сплавов на основе In, металлоксидных ВТСП, фуллеритов С60. На основе обобщения результатов, полученных с помощью надежно апробированных методов механических испытаний, систематизированы аномалии пластического течения и механические эффекты, являющиеся следствием фазовых превращений и структурных перестроек, которые протекают в изученных материалах при изменении состава или под воздействием внешних факторов: температуры, механического напряжения, магнитного поля. Сделан вывод о том, что наиболее сильное влияние на низкотемпературную пластичность изученных кристаллов оказывают процессы упорядочения.

Предложена последовательная и непротиворечивая интерпретация выявленных эффектов. Аномалия на температурной зависимости микротвердости фуллерита С60 в области ориентационного фазового перехода ГЦКПК интерпретирована как следствие наличия динамической компоненты напряжения трения дислокации, которая обусловлена взаимодействием упругого поля дислокации с полем параметра порядка и вычислена вблизи точки перехода в рамках теории Ландау непрерывных фазовых переходов. Впервые обнаруженная особенность на концентрационной зависимости микротвердости кристаллов YBa2Cu3O7- в интервале 0,3 < < 0,4, соответствующем орто II орто I переходу, объясняется влиянием упорядочения атомов кислорода в цепочках Cu-O на характеристики потенциального рельефа решетки, структуру ядра и подвижность дислокаций. Немонотонная зависимость скачка деформирующего напряжения при NS переходе от степени деформации, впервые полученная в кристаллах чистого металла - In, качественно интерпретирована в рамках термофлуктуационной теории эффекта пластификации. В количественном отношении экспериментально измеряемый скачок примерно в 5 раз больше, чем предсказывает теория.

Исследованы динамические деформационные эффекты, являющиеся следствием локальных перестроек примесной (сплавы на основе In) и ориентационной (С60) структуры кристаллов в поле напряжений, создаваемых движущимися дислокациями. Принципиальную новизну имеет вывод о канальном характере диффузии примесных атомов вдоль лесных дислокаций, которая обеспечивает ряд эффектов динамического деформационного старения в сплавах In-Pb и In-Sn . Вывод основан на экспериментально зарегистрированном специфическом кинетическом законе ДДС и низких значениях энергии активации процесса, чем обусловлена низкая температура начала проявления ДДС ~(0,1-0,17)Тm, где Тm - температура плавления. Впервые обнаруженная в виде излома особенность на температурной зависимости микротвердости в кристаллах С60 при Т 160 К нашла качественное объяснение на основе представлений о резком возрастании при Т < 160 К динамической компоненты силы трения дислокации, обусловленной термически активированной релаксацией в системе пентагонных и гексагонных конфигураций молекул, равновесие между которыми нарушается упругим полем дислокации.

Установлено, что природа эффекта низкотемпературной сверхупругости в концентрированных сплавах системы In-Pb состоит в трансформации при понижении температуры механического двойникования в особый вид мартенситного превращения - псевдодвойникование. Данный результат является первым экспериментальным наблюдением псевдодвойникования в сплавах немартенситного типа с ближним порядком. Изучены условия реализации и закономерности псевдодвойникования в сплавах In-Pb. Выявлены принципиальные различия между пластической деформацией путем скольжения, двойникования и псевдодвойникования. Для последнего характерным является отсутствие влияния на параметры процесса таких внешних факторов, как температура, скорость деформации, время выдержки под нагрузкой. Это указывает на атермический характер псевдодвойникования, что присуще также обычным мартенситным превращениям. Показано, что переход от обратимого к необратимому двойникованию при повышении температуры (Т 190 К) связан с термически активированной релаксацией.

В диссертации детально и систематически исследованы механизмы сверхупругой деформации в сплавах In-Pb, обусловленной псевдодвойникованием. Полученные результаты позволяют говорить об обнаружении нового класса сплавов, обладающих свойством сверхупругости. Это - твердые растворы с ближним порядком, склонные к двойникованию, у которых величина термодинамического напряжения, обусловленного неравновесной структурой псевдодвойника, достаточно велика, чтобы компенсировать силу трения, испытываемую движущейся двойниковой границей. Этот новый класс сверхупругих материалов имеет преимущество по сравнению с материалами с "мартенситной" сверхупругостью, состоящее в широком низкотемпературном интервале реализации данного свойства.

Ключевые слова: кристаллы, сплавы, низкотемпературная пластичность, фазовые превращения, упорядочение, псевдодвойникование, сверхупругость, высокотемпературные сверхпроводники, фуллериты.

Annotation

Fomenko L.S. Influence of structural rearrangements on low-temperature plasticity of new crystalline materials: superelastic alloys, metal-oxide HTSC's, and fullerites. - Manuscript.

Thesis for a doctor's degree by speciality 01.04.07 - solid state physics. - B.Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of National Academy of Sciences of Ukraine, Kharkiv, 2002.

The dissertation is devoted to a problem of elucidation of physical mechanisms determining the influence of rearrangements of lattice, impurity and electronic structure on low-temperature mechanical properties of some complicated crystalline materials: In-based alloys, metal-oxide HTSC's, fullerite С60. The data obtained by reliable methods of mechanical tests are generalized and the anomalies of plastic flow and the mechanical effects are systematized. It is shown these peculiarities are due to phase transformations and structural rearrangements taking place in studied materials as the composition changes or under the influence of external factors: temperature, mechanical stress, magnetic field. The consistent microscopic interpretations of the peculiarities revealed are suggested. It is concluded that the ordering processes exert the most profound effect on low-temperature plasticity of the crystals. The principal regularities and mechanisms of superelastic deformation were studied systematically in In-Pb alloys, in which short-range order of clustering type exits. The results received allow the conclusion about experimental discovery and description of deformation properties of a new class of alloys, superelastic behavior of which is caused by pseudotwinning. This class of superelastic materials takes advantage comparing the materials with "martensitic" superelasticity, which lies in the realization of the given property in a wide temperature range.

Key words: crystals, alloys, low-temperature plasticity, phase transformations, structural rearrangements, ordering, pseudotwinning, superelasticity, high-temperature superconductors, fullerites.

Відповідальний за випуск: канд. фіз.-мат. наук Лубенець С.В.

Підписано до друку 13.06.2002 р.

Формат 60х90/16. Ум. друк. арк. 1,9.

Замовлення №16-02. Тираж 100 прим.

Ротапринт ФТІНТ ім. Б.І. Вєркіна НАН України, 61103, м. Харків, пр. Леніна, 47

Размещено на Allbest.ru