Квантовая ползучесть β-Sn в нормальном и сверхпроводящем состояниях. Влияние NS перехода на деформационное упрочнение

Abstract

Продолжено начатое ранее изучение кинетики нестационарной логарифмической ползучести монокристаллов β-олова в условиях очень низких температур 0,5 К < T < 4,2 К, проводившееся при деформировании образцов в нормальном (N) электронном состоянии. Определена граничная температура Tg ≈ 1,3 К, которая разделяла области термически активированной (T > Tg) и квантовой (T < Tg) пластичности, контролируемой движением дислокаций через барьеры Пайерлса. Эксперименты проведены на образцах, находившихся в сверхпроводящем (S) состоянии (0,5 К < T < Tc = 3,7 К). Показано, что NS переход сохраняет логарифмический тип ползучести, ее квантовый характер в области T < Tg и величину граничной температуры (TgS ≈ TgN ≈ 1,3 К). Анализ кривых логарифмической ползучести в квантовой области дает возможность получить эмпирические оценки для коэффициента деформационного упрочнения изучаемых образцов. Установлено значительное повышение его величины при NS переходе: вдоль всей диаграммы деформирования упрочнение в S состоянии происходит более интенсивно и в среднем Ks≈ 1,5Kn. Ранее такой эффект наблюдался при изучении пластичности ряда ГЦК металлов методом активной деформации с постоянной скоростью (В.В. Пустовалов, И.Н. Кузьменко, Н.В. Исаев, В.С. Фоменко, С.Э. Шумилин, ФНТ 30, 109 (2004)). Сравнение результатов этой и настоящей работы позволяет сделать вывод, что эффект увеличения интенсивности деформационного упрочнения при сверхпроводящем переходе имеет общий характер для металлических сверхпроводников и проявляется при различных способах деформирования. В рамках общих представлений дислокационной физики пластичности обсуждены возможные причины эффекта.

Продовжено почате раніше вивчення кінетики нестаціонарної логаріфмічної повзучості монокристалів β-олова в умовах дуже низьких температур 0,5 К < T < 4,2 К, яке проведено при деформуванні зразків у нормальному (N) електронному стані. Визначено граничну температуру Tg ≈ 1,3 К, що розділяла області термічно активованої (T > Tg) і квантової (T < Tg) пластичності, котра контролюється рухом дислокацій через бар’єри Пайєрлса. Експерименти проведено на зразках, що знаходились у надпровідному (S) стані (0,5 К < T < Tc = 3,7 К). Показано, що NS перехід зберігає логарифмічний тип повзучості, її квантовий характер в області T < Tg і величину граничної температури (TgS ≈ TgN ≈ 1,3 К). Аналіз кривих логарифмічної повзучості у квантовій області дає можливість одержати емпіричні оцінки для коефіцієнта деформаційного зміцнення досліджуваних зразків. Установлено значне підвищення його величини при NS переході: уздовж всієї діаграми деформування зміцнення в S стані відбувається більш інтенсивно й у середньому Ks≈ 1,5Kn. Раніше такий ефект спостерігався при вивченні пластичності ряду ГЦК металів методом активної деформації з постійною швидкістю (В.В. Пустовалов, И.Н. Кузьменко, Н.В. Исаев, В.С. Фоменко, С.Э. Шумилин, ФНТ 30, 109 (2004)). Порівняння результатів цієї й дійсної роботи дозволяє зробити висновок, що ефект збільшення інтенсивності деформаційного зміцнення при надпровідному переході має загальний характер для металевих надпровідників і проявляється при різних способах деформування. У рамках загальних уяввлень дислокаційної фізики пластичності обговорено можливі причини ефекту.

The studying begun earlier kinetics of transient logarithmic creep of β-Sn single crystals at very low temperatures 0.5 K < T < 4.2 K, carried out at deformation of samples in normal (N) an electronic condition, is continued. Boundary temperature Tg ≈ 1.3 K was detected which separated the ranges of thermally activated (T > Tg) and quantum (T < Tg) the plasticity controllable by movement of dislocation through Peierls barriers. In the work under consideration the experiments were performed in the superconducting (S) state (0.5 K < T < Tc = = 3.7 K). It is shown that the NS transition remains the logarithmic creep, its quantum nature at T < Tg and the boundary temperature Tgs ≈ Tgn ≈ 1.3 K. Analysis of the logarithmic curves of creep in the quantum region makes it possible to obtain empirical estimates of workhardening coefficient for the samples studied. It is found that the coefficient value increases considerably under NS transition, and along the deformation curve the work hardening in the S state occurs more intensive and is, on the average, Ks≈ 1,5Kn. Such an effect was observed in the studies of plasticity for some FCC metals made by the method of active deformation at a constant rate (V.V. Pustovalov, I.N. Kusmenko, N.V. Isaev, V.S. Fomenko, and S.E. Shumilin, Fiz. Nizk. Temp 30, 109 (2004)). Comparison of results of this and present work suggested that the effect of increasing work-hardening intensity under superconducting transition is common to metal superconductors and shows itself at different roads of deformation. Possible reasons of the effect are considered within the frame of the general concepts of dislocation physics.