Диэлектрическая проницаемость твердых растворов Yb Xmn 1-Xs ( х = 0,1; 0,2) Текст научной статьи по специальности «Физика»

Наноматериалы и нанотехнологии в аэрокосмической отрасли

УДК 539.21:537.86

А. М. Харьков, С. С. Аплеснин

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ YbxMn1-xS (х = 0,1; 0,2)*

Проведено исследование диэлектрических свойств твердых растворов YbxMn1-xS в интервале температур 80 К < T < 400 К для составов х = 0,1; х = 0,2 на двух частотах f = 1 kHz, 100 kHz.

Материалы на основе сульфидов иттербия и марганца играют важную роль в современной технике, включая микроэлектронику и сенсорные устройства. Соединения с переменной валентностью проявляют ряд фазовых переходов металл-диэлектрик, магнитные фазовые переходы, включая изменения магнитных свойств без изменения магнитной симметрии. К числу таких соединений относятся YbS, обнаруживающие аномальные диэлектрические свойства. Присутствие относительно близко лежащих по энергии 4f- и 5^орбиталей и обусловливает ряд специфических свойств соединений этих элементов.

Сульфиды иттербия и марганца имеют кристаллическую решетку NaCl c постоянной решетки а = 5,658 A (YbS) и a = 5,222 A (MnS).

Измерения диэлектрических свойств в данной работе проведены на прецизионном измерителе иммитанса -LCR-819-RLC. Точность измерений составляет 0,05 %. В этой работе измерения проведены на частотах 1 kHz, 100 kHz в интервале температур 80-400 К [1].

В результате проведенных исследований обнаружен максимум температурной зависимости диэлектрической проницаемости при температурах 290 К (1 kHz) и 300 К (100 kHz) для концентрации x = 0,1 (см. рисунок). Этот максимум с ростом частоты сме-

щается в область высоких температур, и выше 320 К диэлектрическая проницаемость практически от температуры не зависит.

В области низких температур наблюдается уменьшение е(Т) при температурах 120-140 К для частоты f = 1 kHz и при Т = 170-210 К для частоты f = 100 kHz.

В твердых растворах с более высокой концентрацией Yb(x = 0,2) качественно отличается от состава с х = 0,1, максимум в е(Т) исчезает и наблюдается медленный рост диэлектрической проницаемости в области высоких температур.

При понижении температуры при Т < 160 К (1 kHz) и Т < 230 К (100 kHz) диэлектрическая проницаемость уменьшается в несколько раз.

Таким образом, исследования диэлектрических свойств показали, что твердые растворы YbxMni-xS с х = 0,1 и х = 0,2 имеют качественно различный характер температурной зависимости диэлектрической проницаемости.

Библиографическая ссылка

1. The interrelation of magnetic and dielectric properties of CoxMni-xS solutions / S. S. Aplesnin, O. N. Bandurina, O. B. Romanova et al. // J. Phys.: Condens. Matter. 2010. Vol. 22. 226006..

Ш 200-

200 300

T (K)

200 300

T (K)

а б

Рис. 1. Температурные зависимости диэлектрической проницаемости твердых растворов YbxMn1-xS c x = 0,1 (а) и x = 0,2 (b), измеренной на частотах 1 kHz, 100 kHz

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта № 11-02-98018-РФФИ (Сибирь) и индивидуального проекта Харькова А. М. 06/12 от 04.09.2012.

200

300

400

200

400

0

400

400

(Решетневскце чтения

A. M. Kharkov, S. S. Aplesnin Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

THE DIELECTRIC PERMITTIVITY OF SOLID SOLUTIONS YbxMn1-xS, (x = 0.1, x = 0.2)

A study of dielectric properties of solid solutions YbxMn1-xS in the temperature range 80 К < T < 400 К for compositions x = 0.1; x = 0.2, at two frequencies f = 1 kHz, 100 kHz.

© Харьков А. М., Аплеснин С. С., 2012

УДК 539.261

Н. А. Яблокова, В. В. Трофимов Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Россия, Санкт-Петербург

И. Краус

Чешский технический университе, Чехия, Прага

РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЯХ ДЕТАЛЕЙ КОМПРЕССОРОВ

Результаты рентгеновского измерения остаточных напряжений на поверхности компрессора компоненты представлены в статье.

Рабочие лопатки и диски компрессоров в значительной степени определяют прочность и надежность двигателя в эксплуатации. На конструктивную прочность лопаток и дисков существенно влияют концентраторы напряжений, цикличность изменения режима нагружения, технология изготовления и другие факторы. Разрушение замковых соединений может происходить по хвостовику лопатки и межпазовым выступам диска.

Целью исследования является оценка «предде-фектного» состояния дисков компрессоров низкого давления (КНД) из сплава ВТ3-1 на основе анализа напряженного состояния дисков с различной наработкой в зонах концентраторов напряжений.

На диске 1 с наработкой в эксплуатации 12 000 ч (5 800 циклов) выявлен дефект в правом радиусе паза близко к заднему торцу обода диска длиной 5 мм. После ресурсных испытаний диска 1 320 циклов на установке УИР размеры дефекта составили 9 мм вдоль радиуса паза 1 с выходом на торец обода диска. На диске 2 с наработкой в эксплуатации 15 000 ч (5 300 циклов) и после ресурсных испытаний (2 000 циклов) дефектов не выявлено.

Остаточные напряжения (ОН) определяли на торцах обода дисков неразрушающим рентгеноструктур-ным методом sin2 Y с помощью рентгеновского ана-лизатора XSTRESS 3000G3 с y - модифицированным

гониометром с использованием излучения Ti - Ка. Технологические параметры рентгеносъемки: фаза a-Ti, отражающая плоскость дифракции (11.0), угол Вульфа-Брегга 20(110) = 139° , рентгеновская постоянная упругости Е/(1 + v) = 83 ГПа, 5 углов наклона

±у в диапазоне углов ±40°, осцилляции Ау = ±4°.

Погрешность измерения ОН Астф составляет ±18

МПа. Расчет остаточных напряжений проводили по формуле

E

1 + v' d,

1

ddm

cos2 b sin2 y

где р = (п ± 20ц.0)/2; d90(dw) - межплоскостное расстояние для отражающей плоскости (11.0) фазы а - Ti для углов наклона y = 0°(y = 40°). dj0 определяли методом линейной экстраполяции функции d = f (sin2 y) при sin2y = 0.

Схема измерения ОН на переднем торце обода диска с правой и левой сторон паза показана на рис. 1, а. Точки измерения ОН на торцах обода диска расположены симметрично.

После эксплуатации и ресурсных испытаний образование и распространение дефекта на диске 1 происходит вдоль правого радиуса паза в сторону заднего торца обода диска (рис. 1, б).

Графики распределения ОН на заднем (выход диска) и переднем торцах (вход диска) обода диска 1 с правой и левой сторон паза после эксплуатации диска в составе двигателя и испытаний на установке УИР изображены на рис. 2. После ресурсных испытаний диска 1 происходит перераспределение ОН на торцах обода диска. Величина ОН сжатия на переднем торце обода диска после УИР уменьшается, а на заднем торце обода диска - увеличивается. На стадии «пред-разрушения» диска характерно локализованное скачкообразное изменение ОН на заднем торце обода в зонах концентраторов напряжений (рис. 2, а).