Александр Сергеевич Пушкинъ и чествованiе его памяти Текст научной статьи по специальности «Физика»

ПЛУЖНИКОВА Татьяна Николаевна родилась 2 декабря 1973 г. в Тамбове. Окончила среднюю школу № 13 г. Тамбова с серебряной медалью. В 1996 г. окончила физико-математический факультет Тамбовского государственного университета им. Г.Р. Державина с отличием. В 1996 г. поступила в аспирантуру Тамбовского государственного университета им. Г.Р. Державина по специальности «Физика твердого тела» и в 1999 г. окончила ее.

В 2000 г. Т.Н. Плужникова защитила диссертационную работу на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по теме: «Самозалечива-ние микротрещин в ионных кристаллах и его стимулирование воздействием электромагнитного излучения видимого и рентгеновского диапазонов длин волн». В 2004 г. присвоено ученое звание доцента по кафедре общей физики.

В настоящее время работает доцентом кафедры общей физики Тамбовского государственного университета им. Г.Р. Державина.

Область научных интересов: разрушение, прочность, пластичность, поверхность, влияние электромагнитного поля на процессы залечивания трещин. За время работы на кафедре общей физики опубликовано свыше 100 научных работ в отечественных и зарубежных изданиях. Т.Н. Плужникова принимала участие в выполнении работ по грантам РФФИ, Минобразования РФ, гранту ШТАБ.

Основные публикации:

1. Залечивание трещин, остановившихся при несимметричном сколе в щелочногалоидных кристаллах и кальците // ФТТ. 2000. Т. 42. № 4.

2. Аналитическая оценка распределения дислокаций в вершине остановившихся трещин // ФТТ. 2000. Т. 42. № 7.

3. Стимулирование залечивания микротрещин в ионных кристаллах воздействием малых доз рентгеновского излучения // Известия РАН. Серия физическая. 2003. Т. 67. № 6.

4. Влияние температуры и скорости нагружения на количественные характеристики сопутствующего двойникования в поликристалле Ее+3,25%Б1 // Деформация и разрушение материалов. 2007. № 7.

5. Влияние электромагнитного излучения ультрафиолетового диапазона на движение дислокаций в ионных кристаллах // Перспективные материалы. 2007. Т. 1.

6. Изменение пластических свойств ионных кристаллов под действием ультрафиолетового излучения // Известия РАН. Серия физическая. 2008. Т. 72. № 9.

7. Разрушение дефектных проводников с током в магнитных полях // Известия РАН. Серия физическая. 2008. Т. 72. № 9.

8. Физика и новые методы компьютерной обработки экспериментальных данных: учеб.-метод. пособие. Тамбов: Изд-во Тамб. ун-та, 2003.

9. Физика. Лабораторный практикум: учеб.-метод. пособие. Тамбов: Изд-во ТГУ, 2006.

10. Механика. Молекулярная физика: метод. указания к лабораторным работам. Тамбов: Изд-во ТГУ, 2006.

11. Информационные технологии. Лабораторный практикум. Ч. I: учеб.-метод. пособие. Тамбов: Издат. дом ТГУ им. Г.Р. Державина, 2008.

Лаборатория «Физики поверхностных явлений»

Лаборатория «Физики поверхностных явлений» образована 14 ноября 2002 г. при кафедре общей физики ТГУ им. Г. Р. Державина.

Руководителем лаборатории «Физики поверхностных явлений» является доцент, кандидат физико-математических наук Плужникова Татьяна Николаевна.

В лаборатории (слева направо верхний ряд) аспирант Р.А. Кириллов, аспирант А.Н. Капустин, к.ф.-м.н.

М.В. Чемеркина, д.ф.-м.н., проф. В.А. Федоров, к.ф.-м.н., доцент Т.Н. Плужникова, аспирант Д.В. Золотова, (нижнийряд) к.ф.-м.н. А.В. Чиванов, аспирант А.М. Кириллов

Основные направления исследования: 1) поведение поверхностей материалов при термоэлектрическом воздействии; 2) исследование влияния электромагнитного излучения на процессы движения дислокаций у вершин трещин; 3) исследования эволюции механических свойств металлических стекол.

Состав лаборатории в настоящее время (2009 г.): Т.Н. Плужникова, к.ф.-м.н., доцент - руководитель лаборатории; М.В. Чемеркина, к.ф.-м.н.; А.М. Кириллов, аспирант; А.В. Яковлев, аспирант; Ю.Г. Кочерги-на, аспирант; И.В. Чернова, студент; Д.Е. Долгов, студент; А.Е. Зайцев, студент.

Поведение поверхностей материалов при термоэлектрическом воздействии. Экспериментальное и теоретическое исследование структурно-фазовых превращений поверхностей ионных кристаллов в условиях одновременного воздействия на них теплового и электрического полей позволяет вскрыть механизмы этого явления, проявляющегося в изменении структурного состояния поверхности, выявлять влияние физических процессов в объеме и на поверхности кристалла на эволюцию электростатического состояния поверхности, определяющую ее физические свойства.

Кратко можно выделить новые научные результаты:

1. Впервые обнаружено появление на поверхности {001} щелочногалоидных кристаллов «капель» вязкого вещества, по своему химическому составу совпадающего с составом кристаллов, подвергнутых комплексному термоэлектрическому воздействию. Размеры «капель» 1-50 мкм. В результате длительного вылеживания при комнатной температуре желеобразное вещество «капель» кристаллизуется. Такого рода структурно-фазовые превращения поверхностей скола образцов появляются независимо от того, как ориентированы силовые линии электрического поля относительно испытуемой поверхности. В случае нормальной ориентации силовых линий электрического поля относительно исследуемой поверхности ЩГК и постоянного внешнего приложенного напряжения получены следующие результаты: а) зависимость плотности ионного тока от температуры в зазоре между испытуемой поверхностью кристалла и свободным электродом имеет экспоненциальный характер и зависит от полярности поверхности; б) в противоположность этому, на функцию напряженности электрического поля в зазоре от температуры полярность поверхности не влияет - на первом этапе (для №С1 и ЫБ) напряженность поля возрастает линейно, затем экспоненциально; в) характер зависимости поверхностной плотности заряда на исследуемой поверхности от температуры значительно отличается для случаев положительно и отрицательно заряженных поверхностей - при отрицательно заряженной поверхности кристаллов наблюдается корреляция между температурами, при которых вероятность термоэлектрического пробоя велика, и температурой, при которой плотность поверхностного заряда достигает своего максимума, отмечено также, что при температурах, соответствующих максимальной плотности заряда, происходит активизация образования «капель» на обрабатываемой поверхности образца, имеющих аморфно-кристаллическую структуру. Установлено, что поверхностный заряд аккумулирован в каплях. За счет

движения более подвижных ионов металла в поверхностных слоях ЩГК происходят нарушения стереохими-ческого состава и, как следствие, изменение свойств вещества, в частности, температуры плавления. Расплавленный поверхностный слой разрывается поверхностными силами на капли, которые при охлаждении до комнатной температуры затвердевают до желеобразного состояния.

2. При нагреве в электрическом поле имеет место аккумуляция зарядов разного знака на противоположных гранях кристалла, на 5-6 порядков превышающая электретный эффект. Кристалл после такого воздействия может быть использован как источник электрического поля, величина которого с повышением температуры при повторном нагреве выходит на насыщение и в течение длительного времени остается практически неизменной.

3. В случае параллельной ориентации силовых линий электрического поля относительно испытуемой поверхности щелочногалоидных кристаллов и постоянном внешнем приложенном электрическом напряжении экспериментально получены зависимости проводимости поверхностного слоя, прилегающего к плоскости {001} образцов, от температуры для кристаллов с различной концентрацией примесей, оценена энергия активизации процесса проводимости. Обнаружено также образование желеобразного вещества.

Аспирант А.М. Кириллов за работой на сверхскоростном фоторегистраторе СФР-1

Исследование влияния электромагнитного излучения на процессы движения дислокаций у вершин трещин.

- Установлен факт воздействия малых доз ионизирующего излучения ультрафиолетового и рентгеновского диапазонов длин волн, приводящего в ЩГК к уменьшению интегральной плотности дислокаций и сокращению длины дислокационных лучей розетки в вершине трещины, а также к увеличению размеров участка восстановленной сплошности. Отмечено, что при воздействии рентгеновского излучения имеется некоторая критическая поглощенная доза, превышение которой не вызывает дальнейшего изменения дислокационной структуры в кристалле и величины размера залеченного участка трещины.

Доцент Т.Н. Плужникова и аспирант Р.А. Кириллов проводят исследования на электромеханической машине для статических испытаний 1т1гоп 5565 (2006 г.)

- Предложен механизм залечивания трещин асимметричного скола в ЩГК, обусловленный обратимым движением дислокаций, испущенных вершиной трещины при остановке, вызванным воздействием малых доз ионизирующего излучения. При этом уменьшается пластическое вскрытие трещины, приводящее, как правило, к залечиванию трещины за счет восстановления ионных связей.

- Установлено, что дислокации, введенные в кристалл последующим ультрафиолетовым или на начальной стадии рентгеновским излучением, приводятся в движение в направлении действия касательных напряжений. Движение дислокаций объясняется уменьшением числа стопоров за счет распада дивакансий при рентгеновском облучении и облегченном огибании стопоров дислокациями при взаимодействии последних с экситонами.

УДК 539.3

САМОПРОИЗВОЛЬНОЕ И ИСКУССТВЕННОЕ ЗАЛЕЧИВАНИЕ МИКРОТРЕЩИН

© Т.Н. Плужникова, Ю.И. Тялин, В. А. Федоров

Ключевые слова: залечивание; ювенильные поверхности; взаимодействие; пластическое течение; геометрический фактор; внешнее воздействие.

Рассмотрены механизмы самопроизвольного и искусственного восстановления сплошности в щелочногалоидных кристаллах. Определены факторы, интенсифицирующие восстановление связей или препятствующие этому. Выделены две стадии залечивания: быстрая и медленная. Моделированием оценено изменение сил взаимодействия между поверхностями скола в зависимости от их взаимного расположения.

Механическое разрушение кристаллических тел обусловлено появлением и развитием трещин. Устранение последних или частичное их заживление позволяет увеличить надежность и долговечность конструкций, сохранить их прочностные характеристики.

К настоящему времени накоплен определенный объем экспериментальных данных и определен ряд закономерностей, характерных для залечивания пор и трещин в различных материалах.

Несмотря на значительный интерес к проблеме «залечивания» трещин, пор, усадочных раковин и т. д., количество работ, посвященных восстановлению сплошности в прозрачных диэлектриках, относительно невелико. В них практически не затрагиваются физические процессы, происходящие при схлопывании трещин без воздействия каких-либо внешних факторов. Есть лишь единичные попытки рассмотрения механизмов восстановления нарушенных межатомных связей. До настоящего времени остается достаточно много неизученных вопросов в заживлении трещин, в частности, касающихся факторов и условий, при которых залечивание происходит наиболее интенсивно.

Работа посвящена экспериментальному и аналитическому исследованию микромеханизмов залечивания трещин в щелочногалоидных кристаллах (ЩГК), а

также установлению условий и факторов, интенсифицирующих восстановление разрушенных связей или препятствующих этому.

Исследована кинетика процессов самопроизвольного залечивания трещин асимметричного скола.

Для регистрации быстропротекающих процессов применялась установка, в основе которой использовался сверхскоростной фоторегистратор СФР-1М. Съемки процессов проводились в режимах фоторегистрации и лупы времени.

Методом скоростной кинематографии исследованы кинетика роста и морфология залечивания трещин несимметричного скола. Установлено, что при асимметричном сколе в ЩГК наблюдается несколько вариантов развития трещин: 1) трещина бокового откола самозалечивается за счет релаксации напряжений в ее вершине, обусловленной ростом магистральной трещины; 2) самопроизвольное залечивание магистральной трещины при развитии трещины бокового откола; 3) появление нескольких трещин бокового откола, наличие которых делает возможным залечивание как первичной трещины бокового откола, так и магистральной.

Определены критические скорости развития и схлопывания магистральных трещин и трещин боково-