Влияние слабого легирования на ползучесть монокристаллов β-олова, стимулированную сверхпроводящим переходом

Abstract

При температуре 1,6 К измерены значения предела текучести и характеристики нестационарной ползучести монокристаллов β-Sn, легированных примесями замещения In, Cd, Zn с атомной концентрацией 0,01%. Образцы были ориентированы для пластического скольжения по системе (100)<010>, а нестационарная ползучесть наблюдалась после их перехода из нормального в сверхпроводящее состояние. Ранее авторами было показано, что в чистом β-Sn пластическое течение в этой системе скольжения в условиях низких температур определяется преодолением дислокациями барьеров Пайерлса по механизму зарождения и расширения парных кинков (флуктуационная стадия ползучести) или надбарьерным движением дислокаций (динамическая стадия ползучести). Сравнение ползучести чистых и легированных образцов позволило получить информацию о влиянии примесных атомов на кинетику и динамику движения дислокационных струн в рельефе Пайерлса. Установлено, что примеси In и Cd являются слабыми препятствиями для дислокаций, они незначительно повышают предел текучести и стимулируют динамическую стадию ползучести. Атомы Zn создают большие барьеры для движения дислокаций, они значительно увеличивают предел текучести и сильно ослабляют проявления динамических эффектов.

При температурі 1,6 К виміряно границі текучості та характеристики нестаціонарної повзучості монокристалів β-Sn, які леговані домішками заміщення In, Cd, Zn з атомною концентрацією 0,01%. Зразки було орієнтовано для пластичного ковзання у системі (100)<010>, а нестаціонарна повзучість спостерігалась після їх переходу із нормального у надпровідний стан. Раніше авторами було показано, що у чистому β-Sn пластична плинність у цій системі ковзання в умовах низьких температур визначається подоланням дислокаціями бар’єрів Пайєрлса згідно механізму зародження і розширення парних кінків (флуктуаційна стадія повзучості) або надбар’єрним рухом дислокацій (динамічна стадія повзучості). Порівняння повзучості чистих і легованих зразків дозволило одержати інформацію про вплив домішкових атомів на кінетику і динаміку руху дислокаційних струн у рельєфі Пайєрлса. Встановлено, що домішки In та Cd створюють слабкі препони для дислокацій, вони трохи збільшують межу текучості і стимулюють динамічну стадію повзучості. Атоми Zn створюють великі бар’єри для руху дислокацій, вони значно збільшують межу текучості і призводять до послаблення проявів динамічних ефектів.

Yield strength and characteristics of transient creep of the β-Sn single crystals (at. concentration 0.01%) doped by substitutional impurities In, Cd, Zn were measured at T = 1.6 K. The samples were orientated for (100) <010> plastic slip, and the transient creep was observed after their normal–superconducting transition. As indicated previously by the authors, in pare β-Sn the plastic flow in such a slip system at low temperatures is determined by dislocation overcoming the Peierls barriers through the mechanism of nucleation and expansion of paired kinks (fluctuation creep stage) of overbarrier dislocation motion (dynamic creep stage). Comparison of creep between the pure and the doped specimens made it possible to obtain information on the influence of impurity atoms on the kinetics and dynamics of dislocation string motion in the Peietls relief. It is found that the impurities In and Cd are weak obstacles to dislocations, they produce a slightly increase in yield shess and an essential decrease in dynamic effects.