Необычное формоизменение твердого параводорода с содержанием изотопов выше природного

Abstract

При температурах 1,8–4,2 К измерены зависимости относительного удлинения ε от приложенного напряжения σ к образцам параводорода (p-H₂, ~ 0,2% o-H₂) высокой чистоты (99,9999 мол.%) по посторонним примесям, которые отличались содержанием стабильного изотопа водорода — дейтерия. Образцы были испытаны в условиях одноосного растяжения методом ступенчатого нагружения. Содержание [D]/[H] числа [D] атомов дейтерия по отношению к числу [Н] атомов протия в p-H₂ составляло (0,0055 ± 0,0005) ат.% или достигало 0,07 ат.%. В случае обогащенного дейтерием p-H₂ выявлено исчезновение на кривых σ(ε) стадии легкого скольжения дислокаций и значительное понижение величины полного относительного удлинения образцов, а также существенное возрастание коэффициента упрочнения dσ/dε. При деформации образцов p-H₂ с содержанием дейтерия больше природного обнаружено их необычное формоизменение, которое обусловлено появлением ротационной составляющей низкотемпературного пластического массопереноса.

При температурах 1,8–4,2 К виміряно залежності відносного подовження ε від прикладеної напруги σ до зразків параводню (p-H₂, ~ 0,2% o-H₂) високої (99,9999 мол.%) чистоти відносно сторонніх домішок, якi вiдрiзнялись вмістом стабільного ізотопу водню — дейтерію. Зразки було випробувано в умовах од- новісного розтягу методом ступеневого навантаження. Вміст [D]/[H] кількостi [D] атомів дейтерію відносно кількостi [H] атомів протiю в p-H₂ складав (0,0055 ± 0,0005) ат.% або досягав 0,07 ат.%. У разі збагаченого дейтерієм p-H₂ виявлено зникнення на кривих σ(ε) стадії легкого ковзання дислокацій та значне зниження величини повного відносного подовження зразків, а також істотне зростання коефіцієнта зміцнення dσ/dε. При деформації зразків p-H₂ зi вмiстом дейтерію більш природного виявлено їх незвичайне формозмінювання, що обумовлено появою ротаційної складової низькотемпературного пластичного масопереносу.

The relative elongation ε of samples of high purity (99.9999 mol. % with respect to nonhydrogenic impurities) parahydrogen ( p-H ₂, ∼0.2% o-H₂) with different amounts of the stable hydrogen isotope deuterium is measured as a function of applied stress σ at temperatures of 1.8–4.2 K. The samples were subjected to uniaxial tension by stepwise loading. The ratio [D]/[H] of the number [D] of deuterium atoms to the number [H] of p-H₂ hydrogen atoms ranged from 0.0055 ± 0.0005 at. % up to 0.07 at. %. For deuterium enriched p-H₂, the easy slip dislocation stage vanished from the σ(ε) curves and there was a significant reduction in the total relative elongation of the samples, as well as a substantial increase in the hardening coefficient dσ/ dε. Deformation of samples of p-H₂ with deuterium contents higher than the natural amount produces an unusual change in their shape owing to the appearance of a rotational component of the low-temperature plastic mass transfer.