Термомеханические эффекты в тепловом расширении твердых криорастворов типа Ar-N₂

Abstract

Представлены результаты исследования гистерезиса теплового расширения твердых растворов Аг —4,89 мол.% N₂ в интервале температур 1-16 К. Для объяснения обнаруженного явления предложена физическая модель, основанная на предположении о том, что в окрестности примеси азота в матрице кристаллического аргона формируются превращенные области, представляющие собой стопки хаотических дефектов упаковки исходной ГЦК решетки. Гистерезис коэффициента теплового расширения обусловлен механизмами релаксации термонапряжений, возникающих в превращенных областях при нагревах-охлаждениях образца. Полученные в данной модели теоретические оценки верхней и нижней температурных границ проявления эффекта хорошо согласуются с величинами, наблюдаемыми в эксперименте.

Подано результати дослідження гістерезису теплового розширення твердих розчин.в Аг—4,89 мол.% N₂ в інтервалі температур 1-16К. Для пояснення виявленого явища запропоновано фізичну модель, побудовану на припущенні, що навколо домішки азоту в матриці кристалічного аргону формуються перетворен. облает, у вигляд, стопки хаотичних дефект.в пакування початкової ГЦК гратки. Гістерезис коефіцієнта теплового розширення обумовлюється механізмами релаксації термонапружень, що виникають в перетворених областях під час процесів нагріву та охолодженя зразка. Одержані в цій моделі теоретичні оцінки верхньої та нижньої температурних меж прояву эффекту добре узгоджуються з величинами, спостережуваними в експерименті.

The results are given of the study of hysteresis of thermal expansion of solid solutions Ar—4.89 mol.% N₂ in the temperature range 1-16 K. To explain the phenomenon mentioned a physical model is proposed. This model is based on the assumption that transformed regions are formed in the vicinity of nitrogen impurities in a crystalline argon matrix. These regions represent the piles of chaotic stacking faults with hexagonal symmetry in an initial fee lattice. The hysteresis of thermal expansion is due to relaxation mechanisms of thermal stresses appearing in the boundaries between neighboring transformed regions during thermocycling of a sample. The theoretical evaluations of an upper and lower limits of hysteresis phenomenon obtained from this model agree well with the values observed in the experiment.