Настоящая монография посвящена одному из важных вопросов физики твердого тела — неупругим релаксациям в твердых телах. Материал книги изложен на современном научном уровне, отражающем достигнутые в последние годы успехи при изучении явлений неупругости в кристаллах.
В первой части книги дано исчерпывающее на сегодняшний день представление о формальной теории неупругостн. Рассмотрены различные типы неупругого отклика на механическое воздействие и их взаимосвязь, термодинамическая теория релаксаций, влияние симметрии кристалла на его упругое и неупругое поведение. Вторая часть книги посвящена физической природе релаксационных явлений в кристаллах. Особое внимание уделено тем релаксациям, которые связаны с точечными дефектами, дислокациями, фазовыми переходами. Рассмотрены также термическая, магнитная и электронная релаксации.
Книга предназначена для научных работников и инженеров, специализирующихся в области физики твердого тела, металловедения и .материаловедения, а также аспирантов и студентов соответствующих специальностей.
Таблиц 26, рисунков 207. Список литературы — 265 названий.
ОТ РЕДАКТОРОВ ПЕРЕВОДА
Предлагаемая вниманию советского читателя книга А. Новика и Б. Берри «Релаксационные явления в кристаллах» посвящена описанию неупругйх явлений в кристаллах. Авторы монографии — известные американские ученые, внесшие значительный вклад в изучение этих явлений и в особенности релаксаций, обусловленных точечными дефектами. , ' .
Наметившаяся в последние годы тенденция к увеличению интереса исследователей к релаксациям в твердых телах обусловлена, по-видимому, двумя причинами. Во-первых, потребностью современной техники в создании материалов с заданными физическими свойствами, а следовательно, необходимостью исследовать механизмы, определяющие поведение материала в различных условиях. Во-вторых, возможностью получить ценную информацию для развития современных представлений о физических процессах в кристаллах.
Важную роль при изучении дефектов в твердых телах и их влияния на основные физические свойства реальных кристаллов играют неупругие методы. Информация, полученная с использованием неупругих методов, особенно ценна, так как часто иными способами ее получить нельзя. Несмотря на большой интерес к исследованию релаксационных явлений в твердых телах, обобщающих монографий, посвященных данной проблеме, до сих пор издано крайне мало.- Настоящая книга в значительной мере восполнит этот пробел. Ее достоинством является строгое изложение основ теории неупругого поведения твердого тела и развитого на базе этой теории анализа неупругих явлений. Ценность такого подхода в возможности применить его к описанию различных. физических явлений в рамках одной теории. В книге последовательно рассмотрены важнейшие релаксационные процессы: релаксации, обусловленные точечными дефектами и дислокациями, электронная, термо-и магнитоупругая и другие релаксации и связанные с ними явления. По характеру изложения, простоте и ясности книга напоминает учебник. Поэтому она может быть с успехом использована в качестве вводного курса для начинающих работать в этой области. В то же время строгость изложения теоретических основ, большой фактический материал, привлекаемый авторами, делает ее весьма полезной для широкого круга специалистов, занимающихся данной прбблемой. Недостатком книги является некоторая беглость при изложении отдельных типов релаксаций; правда, этот недостаток частично компенсируется подробным списком литературы, предложенной читателю, желающему глубже познакомиться с предметом.
Перевод книги выполнен: гл. 1—10 В. Г. Штейнбергом, гл. 11 В. Г; Штейнбергом и, Г. И. Бабкиным, гл. 12—15 и гл. 20 С. И. Зайцевым и гл. 16—19 Г. И. Бабкиным.
ОГЛАВЛЕНИЕ
От редакторов перевода ................ 5
Предисловие...................." 6
Глава 1. Характеристика неупругого поведения.......... Т
1.1. Определение неупругости............. Т
.2. Квазистатические функции отклика........... 11
.3. Основные динамические функции отклика......... 14
.4. Дополнительные динамические функции отклика....... 17
.5. Резонансные системы с большой внешней инерцией...... 18'
.6. Метод бегущей волны.............. 23
.7. Краткий обзор различных динамических методов....... 25
Задачи .... ......... ...... 26
Глава 2. Соотношения между функциями отклика: принцип суперпозиции
Больцмана......ж............. 28
2.1. Определение принципа суперпозиции Больцмана ....... 28
2.2. Соотношения между функциями ползучести и релаксации напряжений- 31
2.3. Соотношения между квазистатическими и динамическими функциями . 32
2.4. Взаимосвязь динамических функций........... 34
2.5. Основные соотношения между функциями отклика...... 35
Задачи................... 36
Глава 3. Механические модели и дискретные спектры ........ 37
3.1. Дифференциальные уравнения деформации и механические модели . . 37
3.2. Модели Фойгта и Максвелла............ 39
3.3. Модели с тремя элементами, стандартное неупругое тело..... 41
3.4. Динамические свойства стандартного неуиругого тела..... 45
3.5. Динамические свойства стандартного неупругого тела при изменении температуры.................. 49
3.6. Сложные релаксации; дискретные спектры........ 53
3.7. Получение спектра из функции отклика......., 59
Задачи ................... 60
Глава 4. Непрерывные спектры.............. 63'
4.1. Непрерывные релаксационные спектры при постоянном напряжении и постоянной деформации.............. 63
4.2. Связь между двумя релаксационными спектрами......» 66
4.3. Прямые методы расчета спектров........... 67
4.4. Приближенные соотношения между функциями отклика..... 73
4.5. Косвенные или эмпирические методы .определения спектров . . . .75
4.6. Замечания по использованию прямых и косвенных методов .... 81
4.7. Ограничения, накладываемые на вид функций распределения для термически активированных процессов........... 83
469
4.8. Температурная зависимость параметра гауссовского распределения . . 84
4.9. Зависимость динамических свойств от температуры...... 86
Задачи ................... 89
Глава 5. Внутренние параметры и основы термодинамики релаксационных процессов.................... 90
5.1. Случай одного внутреннего параметра.......... 90
5.2. Случай нескольких, связанных между собой' внутренних параметров 92
5.3. Динамический подход............. . 94
5.4. Спектры релаксации при различных условиях . . . . . . . . 99
Задачи .............. ..... 101
Глава 6. Анизотропная упругость и неупругость.......... 103
6.1. Напряжение, деформация и закон Гука .......... ЮЗ
6.2. Характеристические упругие постоянные......... 106
6.3. Использование симметризованных напряжений и деформаций ... 109
6.4. «Практические» модули . . . ;......... 114
6.5. Переход от упругости к неупругости.......... 117
6.6. Термодинамический подход........ . . . . . 119
Задачи................... 123
Глава 7. Точечные дефекты и движение атомов......... 124
7.1. Типы точечных дефектов в кристаллах........... 124
7.2. Равновесные дефекты.............. 128
7.3. Кинетика атомов и миграция дефектов .......... 130
7.4. Общие замечания относительно образования и активации дефектов . . 131
7.5. Диффузия................. 133
7.6. Неравновесные дефекты.............. 136
Задачи . . . . . . . . ........... 137
Глава 8. Теория релаксаций, обусловленных точечными -дефектами .... 138
8.1. Симметрия кристалла и дефекта . . . ... ... . . 138
8.2. Модель «упругого диполя»............• . 142
8.3. Термодинамика релаксации упругих диполей в условиях одноосного напряжения.................. 146
8.4. Примеры упругих диполей в кубических кристаллах...... 149
8.5. Обобщение термодинамической теории: правила отбора..... 153
8.6. Обобщение термодинамической теории: выражения для величины релаксации ............ ... . . . : 155
8.7. Информация, получаемая из измерения параметров, решетки . . . . 160
8.8. Кинетика релаксации, обусловленной точечными дефектами: пример . 161
8.9. Кинетика релаксации, обусловленной точечными дефектами: общая теория 163
8.10. Ограничения простой теории......... 172
Задачи................... 174
Глава 9. Релаксация Снука............... 176
9.1. Теория релаксации Снука . . . . . ........ 176
9.2. Экспериментальные исследования релаксации Снука...... 180
9.3. Использование релаксации Снука........... 189
Задачи................... 191
Глава 10. Релаксация Зинера............... . 192
10.1. Теория переориентации зинеровских пар . . . . . . . . . 193
10.2. Результаты для разбавленных твердых растворов ....... 197
10.3. Релаксация Зинера в концентрированных сплавах....... 202
10.4. Теория релаксации Зинера в концентрированных сплавах .... 209
10.5. Применение релаксации Зинера............ 214
Задачи.................... 216
Глава 11. Другие релаксации, обусловленные точечными дефектами . . . . 217
11.1. Атомы замещения и вакансии............ 217
11.2. Межузельные атомы............... 223
11.3.-Пары -дефектов, содержащие вакансию . . . ... . . . . .231
11.4. Пары ме^кузельных атомов (i—г) и более сложные образования . . 237
11.5. Пары «межузельный атом — атом замещения» '(t-js) . . . -. . . 244
11.6. Дефекты в других кристаллах............ 257
Задачи...................... 263
Глава 12. Дислокации и границы зерен ............ 264
12.1. Определения, геометрия и энергетика дислокаций....... 264
12.2. Движение дислокаций............... 268
12.3. Взаимодействие дислокаций с другими дефектами....... 272
12.4. Границы зерен................. 275
Задачи................• .... 277
Глава 13. Дислокационные релаксации......... . . . 278
13.1. Описание пика Бордони в г.ц.к. металлах . . .... . . . 279
13.2. Теории релаксации Бордони . . • . . . . . . . . . . .- 284
13.3. Другие низкотемпературные пики в г. ц. к. металлах..... 29ft
13.4. Релаксационные пики в о.ц.к. и гекс. п. у. металлах...... 294
13.5. Пики в ионных и ковалентных кристаллах......... 298
13.6. Релаксация Снука—Кестера в деформированных о. ц. к. металлах . . 299
Глава 14. Другие дислокационные эффекты . ^......... 306
14.1. Модель колеблющейся струньГ и дислокационный резонанс .... 307
14.2. Экспериментальное изучение 14.3. Теория амплитудно-зависимого внутреннего трения...... 316
14.4. Экспериментальные исследования амплитудно-зависимого внутреннего трения . . .... . . . •.......... 3191
Задачи.................... 321
Глава 15. Зернограничные релаксации и внутреннее трение при высокой температуре ........... ......... 322
15.1. Формальная теория зернограничной релаксации . . . . . . . 325
15.2. Экспериментальные исследования зернограничной релаксации .... 324
15.3. Исследование макроскопического скольжения границ ..... 331
15.4. Механизмы зернограничнод релаксации........ . . 332
15.5. Релаксация границ двойников ............ 335
15.6. Высокотемпературный фон............. 335
Задачи .................... 340
Глава 16. Релаксация при фазовых превращениях......... 342
16.1. Теория релаксации в окрестности Я-перехода......... . . 343
16.2. Примеры релаксации вблизи ^-переходов......... 350
16.3. Релаксация в двухфазных смесях........... 358
Задачи.................... 363
Глава 17. Термоупругая релаксация и взаимодействие акустических волн с колебаниями решетки................. 364
17.1. Термоупругость как причина неупругости......... 364
17.2. Тепловая релаксация в условиях неоднородной деформации .... 367
17.3. Поперечные тепловые потоки............ 369
17.4. Продольные тепловые потоки............ 372
17.5. Межкристаллитные тепловые потоки........ . . 373
17.6. Взаимодействие ультразвуковых волн с колебаниями решетки: теория . 375
17.7. Взаимодействие ультразвуковых волн с колебаниями решетки: экспериментальные данные ............... 382
Задачи................... 385
Глава 18. Магнитоупругая релаксация и гистерезисное затухание в ферромагнитных материалах...... . . . . . .'..... 386
18.1. Введение..................386
18.2. Макровихревые токи.....<......... 388
18.3 Микровихревые токи............... 393
471
18.4. Магнито-механйческий гистерезис.......... 395
18.5. Магнитоупругая релаксация и упорядочение в магнитном поле . . . 398 Задачи................ •. 400
f ' :
•Глава 19. Электронная релаксация и связанные с ней явления..... 401
19.1. Взаимодействие ультразвуковых волн с электронами в металлах ... 401
19.2. Взаимодействие ультразвуковых волн с электронами в полупроводниках 410
19.3. Релаксация, связанная с локализованными электронами...... 417
Тлава 20. Экспериментальные методики ,........... 424
20.1. Квазистатические методики............. 424
20.2. Субрезонансные методики............. 426
20.3. Резонансные методики.............. 427
20.4. Высокочастотные методики........... 441
Список литературы......-............ 449
-Предметный указатель..........-...... 462
Цена: 300руб.
