Скачкообразная деформация металлов и сплавов при низких температурах (Обзор)

Abstract

Пластическая деформация с постоянной скоростью при низких температурах, начиная с 20–30 К, как правило, протекает в форме осцилляций деформирующего напряжения (скачкообразная деформация). Возникновение низкотемпературной скачкообразной деформации (НTСД) обусловлено особыми условиями протекания деформации за счет специфических условий динамики дислокаций и, возможно, за счет особых физических условий деформирования (низкая теплопроводность и теплоемкость образца, теплообмен с охлаждающей средой). За время, прошедшее со времени обнаружения НТСД в 50-х годах прошлого века, выполнено большое количество экспериментальных и теоретических работ, но до сих пор нет ни одного обзора. Дальнейший прогресс в понимании механизма НТСД и создании теории этого явления требует систематизации экспериментальных данных. Как правило, при сравнении теорий НТСД с экспериментом использовали отдельные экспериментальные факты. В настоящем обзоре сделана попытка собрать максимально доступное количество экспериментальных данных, систематизировать их, определить основные закономерности НТСД, рассмотреть теоретические гипотезы, сравнить теории с экспериментом и высказать предположения относительно механизмов низкотемпературной скачкообразной деформации.

Пластична деформація з постійною швидкістю при низьких температурах, починаючи з 20–30 К, як правило, протікає у формі осциляцій деформуючої напруги (стрибкоподібна деформація). Виникнення низькотемпературної стрибкоподібної деформації (НTСД) обумовлено особливими умовами протікання деформації за рахунок специфічної динаміки дислокацій і, можливо, за рахунок особливих фізичних умов деформування (низька теплопровідність і теплоємність зразка, теплообмін з охолоджуючим середовищем). За період, що пройшов із часу виявлення НТСД в 50-х роках минулого століття, виконано велику кількість експериментальних і теоретичних робіт, але дотепер немає жодного огляду. Подальший прогрес у розумінні механізму НТСД і створенні теорії цього явища вимагає систематизації експериментальних даних. Як правило, при порівнянні теорій НТСД із експериментом використовувались окремі експериментальні факти. У теперішньому огляді зроблено спробу зібрати максимально доступну кількість експериментальних даних, систематизувати їх, визначити основні закономірності НТСД, розглянути теоретичні гіпотези, порівняти теорії з експериментом і висловити припущення щодо механізмів низькотемпературної стрибкоподібної деформації.

At low temperatures below 20–30 K plastic deformation usually proceeds as oscillations of the flow stress (jump-like deformation). The low-temperature jump-like deformation (LTJD) develops under special conditions of deformation due to the specific dynamics of dislocations and possibly specific physical conditions of deformation (low thermal conductivity and heat capacity of samples, heat exchange with the environment). Since the detection of LTJD in the 1950ies a great number of experimental and theoretical studies have been carried out, but no review has been presented. Further progress toward an understanding of the LTJD mechanism and development of a theory for this phenomenon is hardly possible without systematization of experimental data. The LTJD theories and experiments are, generally compared on the basis of discrete experimental facts. The review proposed is an attempt to collect as much available experimental information, as possible, to classify it, to find out the basic mechanisms of LTJD, to analyze theoretical hypotheses, to compare theory and experiment and to put forward some proposals concerning the mechanisms of low-temperature jump-like deformation.