Магнитное последействие в диамагнитном бериллии Текст научной статьи по специальности «Физика»

Syromyatnikova A.S. DEGRADATION OF PHYSICAL AND MECHANICAL CONDITION OF GAS PIPELINE METAL DURING LONG OPERATION AT LOW CLIMATIC TEMPERATURES

It is shown, that at long operation in the conditions of low climatic temperatures processes of structural degradation in the gas

pipeline metal proceed which lead to deterioration of its mechani cal properties.

Key words: main gas pipeline; long operation; structure; properties.

УДК 669.5З9.67

МАГНИТНОЕ ПОСЛЕДЕЙСТВИЕ В ДИАМАГНИТНОМ БЕРИЛЛИИ

© Е.И. Курек, И.Г. Курек, А.В. Олейнич-Лысюк, Н.Д. Раранский

Ключевые слова: диамагнитный бериллий; отношение скоростей движения дислокаций; магнитное последействие.

Изучено изменение скоростей движения дислокаций в магнийтермическом бериллиевом конденсате в процессе магнитного последействия. Обнаружен сложный характер их изменения с температурой и временем после магнитной обработки слабым постоянным магнитным полем. Высказано предположение о том, что немонотонное поведение как температурных, так и температурно-временных зависимостей V^ / У0 в процессе старения указывает на несколько механизмов магнитного последействия в конденсате Ве, протекающих одновременно.

Открытие магнитопластического эффекта (МПЭ) в диамагнитных кристаллах привело к появлению новой ветки в физике пластичности - спиновой микромеханики. До сих пор ученые не могут точно назвать причины возникновения МПЭ в диамагнетиках, к тому же слабо изучены процессы магнитного последействия в них [1]. МПЭ проявляется в изменении твердости, ползучести, внутреннего трения и других свойств материала, поэтому в данной статье, изучая упругие и неупругие свойства диамагнитного бериллия, мы попытались исследовать особенности магнитного последействия в нем.

Поликристаллический магнийтермический берил-лиевый конденсат (МТК Ве, 99,95 % Ве) в виде параллелепипедов размером 1x1x100 мм троекратно обрабатывали слабым постоянным магнитным полем (МП) индукцией В ~ 0,005-0,04Т. Во время магнитных экспозиций и после них были сняты температурные зависимости эффективного модуля сдвига и низкочастотного (~1 Гц) внутреннего трения. По методике, описанной в [2, 3], рассчитали отношения скоростей движения дислокаций до и после магнитной обработки. На основе рассчитанных отношений скоростей построили их температурные и температурно-временные зависимости.

Анализируя температурные зависимости отношения скоростей движения дислокаций после последней магнитной экспозиции Уфу к скорости движения У0 до влияния на образец МП (Уц / У0), эмпирически установили сложный степенно-логарифмический характер УаМ

1 (Т), к которому при температурах выше ~60 °С

У0

подключается еще и экспоненциальная зависимость.

На рис. 1 представлены температурно-временные срезы Уфф / У0 МТК Ве в процессе старения при нагревании (рис. 1а) и охлаждении (рис. 1Ь)

Рис. 1. Температурно-временные срезы отношений скоростей движения дислокаций VфJ■ / V0 в процессе старения: а - нагревание (1 - 38 °С, 2 - 47 °С, 3 - 57 °С, 4 - 69 °С, 5 - 84 °С, 6 - 96 °С, 7 - 103 °С); Ь - охлаждение (1 - 40 °С, 2 - 48 °С, 3 - 56 °С, 4 - 67 °С, 5 - 78 °С, 6 - 90 °С, 7 - 108 °С)

1748

Из рис. 1а следует, что с течением времени отношения Vфf■ / V) в интервале 20-60 °С сначала возрастают, а потом плавно убывают. При более высоких температурах отношения скоростей движения дислокаций Vфf■ / V) при нагревании только монотонно

убывают. При этом на зависимостях ^ (Т), изме-

ренных на временной базе до 500 часов старения, наблюдается максимум, Vфf■ / Уд: Vqy^y возрастает практически в 6 раз по сравнению со скоростью движения дислокаций до магнитного воздействия. Это свидетельствует о дополнительном освобождении дислокаций от примесей через 20 суток после магнитной обработки. Дальнейшее старение постепенно замедляет скорость движения дислокаций: с повышением температуры каждая следующая кривая лежит ниже предыдущей, что может быть результатом постепенного закрепления дислокаций на стопорах.

При охлаждении (рис. 1Ь) Vqy^y /Vд также немонотонно изменяется во времени: наблюдаются два своеобразных максимума в области 500-600 и в области 1900-2000 часов. Периодическое изменение исследуемых величин со временем коррелирует с периодическим изменением во времени площади петли гистерезиса на кривых температурных зависимостей эффективного модуля сдвига.

Анализируя старение образцов после воздействия магнитного поля, можно предположить, что возрастание Vay^y / Vд при нагревании (рис. 1а) и наличие максимумов при охлаждении (рис. 1Ь) обусловлены различными причинами. Столь необычное поведение Vфy / V) при старении образцов связано, по-видимому,

с наличием большого количества факторов, влияющих на процесс, таких как нескомпенсированные спины парамагнитных, ферромагнитных примесей и дефектов термоциклирования, а также наличие значительных термических напряжений.

Действительно, химический анализ МТК Ве показал достаточно большое количество парамагнитных и ферромагнитных примесей, которые под воздействием внешнего постоянного магнитного поля приобретают одинаковые направления магнитных моментов, что приводит к существенному изменению характера за-

крепления дислокаций. После магнитных экспозиций упорядоченное состояние и пара-, и ферромагнитных примесей со временем может разрушаться тепловым полем. Такой процесс будет носить стохастический характер и приводить к постепенному монотонному убыванию скоростей движения дислокаций за счет их перезакрепления.

В то же время немонотонное изменение скоростей движения дислокаций как при нагревании, так и при охлаждении указывает на значительно более сложное поведение дислокационно-примесной системы в МТК Ве после магнитного воздействия. Возможно, важную роль в этих процессах играют внутренние термические напряжения, возникающие в МТК Ве в процессе тер-моциклирования. Однако для выяснения механизма их влияния на магнитное последействие требуются дополнительные исследования.

ЛИТЕРАТУРА

1. Петрунин В.А., Загуляев Д.В., Коновалов С.В., Громов В.Е. Изменение микротвердости поликристаллического алюминия в слабом магнитном поле // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2009. Т. 6. № 2. С. 51-53.

2. Олейнич-Лысюк А.В., Раранский Н.Д. Особенности магнитопластического эффекта в бериллиевом конденсате // ФТТ. 2012. Т. 54. Вып. 3. С. 417-421.

3. Курек Е.И., Олейнич-Лысюк А.В., Раранский Н.Д. Инверсия упругих характеристик бериллиевого конденсата под воздействием слабого магнитного поля // Письма в ЖТФ. 2011. Т. 37. Вып. 24. С. 1-8.

Поступила в редакцию 10 апреля 2013 г.

Kurek E.I., Kurek I.G., Oleynych-Lysyuk A.V., Raran-sky N.D. MAGNETIC AFTEREFFECT IN DIAMAGNETIC BERYLLIUM

In this research the change of motion rates of dislocations was studied in Magnesium-thermal Beryllium condensate in the process of magnetic aftereffect. The complicated nature of their change with temperature and time after magnetic processing by the weak permanent magnetic field was determined. It is assumed that the nonmonotonic behaviour of both temperature and temperature-temporary dependences Vayey / V0 in the process of aging testifies

to a few mechanisms of magnetic aftereffect in Beryllium condensate, which flow simultaneously.

Key words: diamagnetic Beryllium; relation of motion rates of dislocations; magnetic aftereffect.

1749