Залечивание микротрещин в ионных кристаллах при воздействии ультрафиолетового излучения Текст научной статьи по специальности «Физика»

силы около нуля при развороте плоскостей относительно друг друга. Минимальное значение силы наблюдается при сдвиге на полпараметра в двух взаимно перпендикулярных направлениях. При клинообразном раскрытии трещины наблюдается монотонное уменьшение силы взаимодействия при увеличении угла раскрытия.

Таким образом, установлено, что одной из причин, препятствующих залечиванию трещин, является гео-

метрический фактор - несовпадение мест разрыва, созданных вследствие параллельного смещения и разворота взаимодействующих плоскостей. При этом сила взаимодействия уменьшается на 2-3 порядка.

БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 02-01-01173).

ВОССТАНОВЛЕНИЕ СПЛОШНОСТИ МЕТАЛЛОВ ПРИ ОДНООСНОМ СЖАТИИ © Т.Н. Плужникова, А.А. Стерелюхин, В.А. Федоров, Л.Г. Карыев

Работа посвящена оценке качества схватывания поверхностей поликристаллических металлических образцов под воздействием одноосного сжатия. Также проведено теоретическое исследование, в результате которого построена математическая модель взаимодействия поверхностей монокристаллических металлических образцов при их разориентировке на небольшие углы и увеличении расстояния между ними.

В экспериментах использовали поликристаллы А1 (А1), Си (М1), сплав РЬ+БЬ. Размеры образцов: алюминий - пластины 40x20x5 мм, соединяемые с образцами размером 15x10x10 мм; медь - размеры 60x20x1 мм и 11x11x10 мм соответственно; для РЬ+БЬ -45x20x3 мм и шестигранник со стороной 6,3 мм, которые шлифовали и полировали. Образцы подвергали воздействию одноосного сжатия на твердомере ТШ-2М. Нагрузку варьировали в пределах от 1,63-107 Н/м2 до 9,8-107 Н/м2 для А1, от 1,7Ы07 Н/м2 до 19,6-107 Н/м2 для меди и от 0,16-107 Н/м2 до 1,96-107 Н/м2 для РЬ+8Ь. Время воздействия составляло ~30 секунд. Для удаления поверхностной окисной пленки образцы поворачивали под нагрузкой на угол до 30° относительно друг друга. Для исследования качества восстановления сплошности образцы разрывали по плоскости схватывания. Напряжение разрыва сравнивали с табличным значением временного напряжения разрыва.

Установлена возможность восстановления сплошности в поликристаллических металлических кристаллах под воздействием одноосного сжатия ортогонального плоскости схватывания. Выявлены наиболее эффективные напряжения сжатия, при которых напряжения разрыва по восстановившемуся сечению максимальны. Установлено, что схватывание поверхностей поликристаллических металлов носит очаговый характер.

В теоретическом исследовании в качестве потенциала взаимодействия атомов решетки выбран экранированный электронами кулоновский потенциал:

фэкр(г) = - £І^1 е ~ Г1Г £> .

Г

Задачу решали численно на ЭВМ. В результате аналитической оценки сил взаимодействия атомных плоскостей в металлах выявлено, что разворот атомных плоскостей относительно друг друга оказывает заметное влияние на итоговую прочность залеченных образцов.

БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 02-01-01173).

ЗАЛЕЧИВАНИЕ МИКРОТРЕЩИН В ИОННЫХ КРИСТАЛЛАХ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ © Т.Н. Плужникова, М.В. Чемеркина, А.В. Чиванов

Одним из методов восстановления прочностных характеристик кристаллов является залечивание микротрещин.

Цель работы: определить влияние ультрафиолетового излучения на процессы залечивания трещин в кристаллах ЫаС1, 1Ж

Исследования проводили на оптически прозрачных монокристаллах с количественным содержанием примесей от 10-2 до 10~3 вес.%. Из крупных блоков выкалывались образцы с размерами 10x20x2 мм. Трещину зарождали асимметричным сколом кристалла.

Для облучения монокристаллов ультрафиолетовыми лучами применялась установка, в основе которой ртутно-кварцевая лампа ПРК-2. Температура образцов во время опытов контролировалась термопарой и оставалась постоянной Т = 293 К. Длина волны ультрафиолетового излучения Л = 250-4-410 нм. Время воздействия варьировалось от 10 минут до 3 часов.

Экспериментально обнаружено, что при воздействии ультрафиолетового излучения происходят изменения дислокационной структуры кристалла. В частности, уменьшается суммарная плотность дислокаций в окрестности вершины трещины. Увеличивается длина залеченного участка и сокращается длина трещины.

Воздействие ультрафиолетового излучения относится ко второй стадии залечивания [1]. Ультрафиолетовое излучение, по-видимому, вызывает релаксацию механических напряжений и изменяет энергетическое состояние дислокаций и стопоров, что, в свою очередь,

приводит к обратимому движению дислокаций в вершине трещин и способствует частичному залечиванию несплошности.

Интенсивность релаксации напряжений и залечивания зависит от: 1) вида кристалла - наибольший эффект наблюдается в более пластичном материале ЫаС1 и 2) временной выдержки: с увеличением времени облучения увеличивается длина залеченного участка.

ЛИТЕРАТУРА

1. Федоров В.А., Плужникова Т.Н., Тялин Ю.И. Залечивание трещин, остановившихся при несимметричном сколе в щелочногалоидных кристаллах и кальците // ФТТ. 2000. Т. 42. № 4. С. 685-687.

БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (грант № 02-01-01173).

ЗАРОЖДЕНИЕ МИКРОТРЕЩИН В ИОННЫХ КРИСТАЛЛАХ ПРИ МИКРОИНДЕНТИРОВАНИИ © А.Н. Глушков, Л.Г. Карыев, В. А. Федоров

Исследованы зависимости трещиностойкости (критического коэффициента интенсивности напряжений 1-го рода К\с) ионных кристаллов при микроинденти-ровании от ориентации индентора Виккерса относительно кристаллографических направлений и влияние на нее: дислокационной структуры зоны индентирова-ния; температуры образца. В экспериментах использовали монокристаллы ЬЯ", ЫаС1 и КС1 с концентрацией примесей 10-5н-10"2 вес.%. Исследования проводили на твердомере ПМТ-3. Нагрузку на индентор изменяли от 0,1 до 2 Н, а температуру образца от 193 до 393 К.

Отмечено, что при ориентации диагонали отпечатка параллельной <110> происходит стабильное образование микротрещин в кристаллах ЫБ на всем интервале нагрузок. Трещиностойкость быстро возрастает по мере разворота индентора: образование микротрещин не наблюдается при отклонении на -12° от указанной ориентации. Именно эта ориентация индентора была использована во всех остальных опытах по определе-

нию трещиностойкости кристаллов в соответствии с целями работы. Для кристаллов с различной степенью чистоты трещиностойкость в исходных полосах скольжения по <110> в 5-4-9 раз выше трещиностойкости свободных от дислокаций участков. Рост К\с от температуры объясняется тем, что в процесс пластического течения начинают включаться плоскости скольжения {100}. Это приводит к дополнительной релаксации напряжений. Для монокристаллов ЫаС1 и КС1 во всем интервале температур образование микротрещин не наблюдается на всем интервале нагрузок.

Таким образом, показано, что на значения механических характеристик поверхности ионных кристаллов, определяемых методом микроиндентирования, оказывает влияние ориентация индентора.

БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 02-01-01173).