Выпуски

 / 

2018

 / 

Ноябрь

  

Обзоры актуальных проблем


Неравновесная кинетика электрон-фононной подсистемы кристалла при действии переменных электрических и магнитных полей как основа электро- и магнитопластического эффектов

 а, б,  а
а Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт», ул. Академическая 1, Харьков, 310108, Украина
б Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, пл.Свободы 4, Харьков, 61077, Украина

Tеоретические и экспериментальные исследования и численное моделирование кинетических процессов в магнитных кристаллах, находящихся в изменяющемся магнитном поле и/или импульсном электрическом поле, были направлены на установление основных механизмов их влияния на структуру, механические, диссипативные и магнитные характеристики магнитных кристаллов (на примере сильно деформированной феррито-перлитной стали 15Х2НМФA и никеля). Представлены результаты последовательного кинетического рассмотрения неравновесной динамики электрон-фононной подсистемы магнитного кристалла в электрическом поле на основе предложенного метода численного решения системы уравнений Больцмана для функций распределения электронов и фононов без разложения функции распределения электронов в ряд по энергии фононов. Показано, что электрическое поле возбуждает электронную подсистему, которая, передавая энергию в фононную подсистему, создаёт большое количество коротковолновых фононов, эффективно влияющих на дефекты решётки (точечные, линейные, границы разных фаз), что приводит к перераспределению и уменьшению плотности дефектов кристаллической решётки, устранению повреждений, снижению локальных пиков напряжений и степени деградации конструкционных свойств материалов. Установлено, что под действием индукционного электрического поля функция распределения электронов становится неравновесной вблизи энергии Ферми и благодаря электрон-фононным столкновениям передаёт существенную энергию в фононную подсистему, формируя неравновесную функцию распределения фононов. На основе модифицированной модели Гранато—Люкке и модели Ландау—Гофмана с помощью рассчитанной функции распределения фононов показано, что сила влияния фононов на дислокации значительно больше, чем это было бы в случае термодинамического равновесия при наблюдавшемя в эксперименте нагревании образца на 12 К.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
English fulltext is available at IOP
Ключевые слова: металлы, физико-механические свойства, переменное магнитное поле, скорость ползучести, магнитный кристалл, электрон-фононная подсистема, подвижность дислокаций, неравновесная кинетика, магнитопластический эффект, электропластический эффект
PACS: 61.72.Ff, 61.72.Hh, 62.20.Hg, 63.20.kd, 63.20.kp, 75.80.+q, 83.60.Np (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2018.06.038350
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2018/11/b/
Цитата: Карась В И, Соколенко В И "Неравновесная кинетика электрон-фононной подсистемы кристалла при действии переменных электрических и магнитных полей как основа электро- и магнитопластического эффектов" УФН 188 1155–1177 (2018)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 9 августа 2017, доработана: 1 мая 2018, 6 июня 2018

English citation: Karas’ V I, Sokolenko V I “Nonequilibrium kinetics of the electron—phonon subsystem can give rise to electric- and magnetic-plasticity effects in crystals in alternating electric and/or magnetic fieldsPhys. Usp. 61 1051–1071 (2018); DOI: 10.3367/UFNe.2018.06.038350

Список литературы (78) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (2) Похожие статьи (20)

  1. Hayashi S, Takahashi S, Yamamoto M J. Phys. Soc. Jpn. 25 910 (1968)
  2. Гиндин И А, Лавриненко И С, Неклюдов И М Письма в ЖЭТФ 16 341 (1972); Gindin I A, Lavrinenko I S, Neklyudov I M JETP Lett. 16 241 (1972)
  3. Троицкий O A, Лихтман В И ДАН СССР 148 332 (1963); Troitskii O A, Likhtman V I Sov. Phys. Dokl. 8 91 (1963)
  4. Громов В Е, Целлермайер В Я, Базайкин В И Электростимулированное волочение: анализ процесса и микроструктура (М.: Недра, 1996)
  5. Спицын В И, Троицкий О А Электропластическая дeфoрмация металлов (М.: Наука, 1985)
  6. Троицкий O A и др Физические основы обработки современных материалов (теория, технология, структура и свойства) Т. 1 (М. - Ижевск: Из-во Ин-та компьют. ислед., 2004)
  7. Неклюдов И М, Стародубов Я Д, Соколенко В И Укр. физ. журн. 50 (8A) A113 (2005)
  8. Неклюдов И М и др Физика и химия обработки материалов (1) 84 (2011)
  9. Васильев М А Успехи физики металлов 8 (1) 65 (2007)
  10. Sokolenko V I et al J. Low Temp. Phys. 41 399 (2015)
  11. Неклюдов И М и др Труды 18-й Международ. конф. по физике радиационных явлений и радиационному материаловедению (Харьков: ННЦ ХФТИ, 2008) с. 156
  12. Альшиц В И и др УФН 187 327 (2017); Alshits V I et al Phys. Usp. 60 305 (2017)
  13. Трефилов В И и др Деформационное упрочнение и разрушение поликристаллических металлов (Kиeв: Наукова думка, 1989)
  14. Крайнюк Е А и др Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (3) 165 (2004)
  15. Неклюдов И М, Соколенко В И, Tкаченко В И Труды 9-й международной конференции "Физические явления в твердых телах" с. 93
  16. Сосин А, Кифер Д В Микропластичность (M.: Mеталлургия, 1972) с. 130
  17. Мицек A И, Пушкарь В Н Реальные кристаллы с магнитным порядком (Kиев: Наукова думка, 1978)
  18. Дубинко В И и др Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (4-2) 158 (2009)
  19. Захаров В Е, Карась В И УФН 183 55 (2013); Zakharov V E, Karas' V I Phys. Usp. 56 49 (2013)
  20. Захаров В Е Основы физики плазмы Т. 2 (Под ред. А А Галеева, Р Судана) (М: Энергоатомиздат, 1984) с. 48; Zakharov V E Basic Plasma Physics Vol. 2 (Eds A A Galeev, R N Sudan) (Amsterdam: North-Holland, 1984) p. 3
  21. Захаров В Е Журн. приклад. мех. тех. физ. (4) 35 (1965); Zakharov V E J. Appl. Mech. Tech. Phys. 6 (4) 22 (1965)
  22. Захаров В Е, Филоненко Н Н ДАН СССР 170 1292 (1966); Zakharov V E, Filonenko N N Sov. Phys. Dokl. 11 881 (1967)
  23. Захаров В Е, Филоненко Н Н Журн. приклад. мех. тех. физ. (5) 62 (1967); Zakharov V E, Filonenko N N J. Appl. Mech. Tech. Phys. 8 (5) 37 (1967)
  24. Захаров В Е ЖЭТФ 51 688 (1966); Zakharov V E Sov. Phys. JETP 24 740 (1967)
  25. Захаров В Е, Сагдеев Р З ДАН СССР 192 297 (1970); Zakharov V E, Sagdeev R Z Sov. Phys. Dokl. 15 439 (1970)
  26. Zakharov V, Dias F, Pushkarev A Phys. Rep. 398 1 (2004)
  27. Zakharov V E (Ed.) Nonlinear Waves and Weak Turbulence (American Mathematical Society Translations, Ser. 2) Vol. 182 (Providence, RI: American Mathematical Society, 1998)
  28. Musher S L, Rubenchik A M, Zakharov V E Phys. Rep. 252 177 (1995)
  29. Zakharov V E, L'vov V S, Falkovich G Kolmogorov Spectra of Turbulence I. Wave Turbulence (Berlin: Springer-Verlag, 1992)
  30. Конторович В М Радиофизика и радиоастрономия 11 5 (2006)
  31. Кац А В и др ЖЭТФ 71 177 (1976); Kats A V et al Sov. Phys. JETP 44 93 (1976)
  32. Карась В И, Моисеев С С, Новиков В Е ЖЭТФ 71 1421 (1976); Karas' V I, Moiseev S S, Novikov V E Sov. Phys. JETP 44 744 (1976)
  33. Karas' V I еt al. The Intern. Conf. MSS-14. Mode Conversion, Coherent Structure and Turbulence, 24-27 November 2014, Conf. Proc. (Moscow: LENAND, 2014) p. 64
  34. Zakharov V E, Karas' V I, Vlasenko А М The Intern. Conf. MSS-14. Mode Conversion, Coherent Structure and Turbulence, 24-27 November 2014, Conf. Proc. (Moscow: LENAND, 2014) p. 34
  35. Karas' V I et al East Eur. J. Phys. 1 (3) 40 (2014)
  36. Карась В И, Власенко А М, Соколенко В И, Захаров В Е ЖЭТФ 148 573 (2015); Karas' V I, Vlasenko A M, Sokolenko V I, Zakharov V E JETP 121 499 (2015)
  37. Карась В И, Потапенко И Ф Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (4-2) 150 (2009)
  38. Гиндин И А, Кравченко С Ф, Стародубов Я Д ПТЭ (3) 269 (1963)
  39. Аксенов В К и др ФНТ 6 (1) 118 (1980)
  40. Аксенов В К и др ФНТ 3 (7) 922 (1977)
  41. Гиндин И А, Лавриненко И С, Неклюдов И М ФТТ 15 636 (1973); Gindin I A, Lavrinenko I S, Neklyudov I M Sov. Phys. Solid State 15 451 (1973)
  42. Chow C R, Nembach E Acta Metallurg. 24 453 (1976)
  43. Аксенов В К и др ФНТ 4 1316 (1978)
  44. Большуткин Д Н, Десненко В А, Ильичев В Я ФНТ 2 256 (1976)
  45. Большуткин Д Н, Десненко В А, Ильичев В Я ФНТ 2 1544 (1976)
  46. Довбня А Н и др Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (2) 39 (2014)
  47. Карась В И Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (4) 277 (2015)
  48. Karas' V I, Vlasenko A M, Zakharov V E Proc. VI Intern. Conf. for Young Scientists "Low Temperature Physics", ICYS LTP 2015, Kharkov, 2015 p. 51
  49. Захаров В Е, Карась В И Проблемы теоретической физики. Научные труды Вып. 1 (Харьков: ХНУ им. В.Н. Каразина, 2014) с. 248
  50. Karas' V I et al Металлофизика и новейшие технологии 38 1024 (2016)
  51. Cпицын В И, Троицкий О А Вестник АН СССР (11) 10 (1974)
  52. Неклюдов И M, Камышанченко Н В Физические основы прочности и пластичности металлов Ч. 2 Дефекты в кристаллах (М. - Белгород: Изд-во Белгородского ГУ, 1997)
  53. Ландау А И, Гофман Ю И ФТТ 16 3427 (1974); Landau A I, Gofman Yu I Sov. Phys. Solid State 16 2220 (1975)
  54. Granato A, Lücke K J Appl. Phys. 27 583 (1956)
  55. Каганов М И, Кравченко В Я, Нацик В Д УФН 111 655 (1973); Kaganov M I, Kravchenko V Ya, Natsik V D Sov. Phys. Usp. 16 878 (1974)
  56. Perrin N, Budd H Phys. Rev. Lett. 28 1701 (1972)
  57. Басс Ф Г, Гуревич Ю Г Гoрячие электроны и сильные электромагнитные волны в плазме полупроводников и газового разряда (М.: Наука, 1975)
  58. Силин В П Введение в кинетическую теорию газов 3-е изд., испр. и доп. (М.: ЛИБРОКОМ, 2013)
  59. Лифшиц Е М, Питаевский Л П Физическая кинетика (М.: Физматлит, 2002); Пер. на англ. яз., Lifshitz E M, Pitaevskii L P Physical Kinetics (Oxford: Pergamon Press, 1981)
  60. Карась В И, Потапенко И Ф, Власенко А М Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (4) 272 (2013)
  61. Карась В И, Власенко А М, Соколенко В И Материалы 55-й Meждународ. конф. "Aктуальные проблемы прочности" (Харьков: ННЦ ХФТИ, 2014)
  62. Лебедев В П, Савич С В Вестник Харьковского нац. ун-та. Сер. Физика 962 (15) 88 (2011)
  63. Sprecher A F, Mannan S L, Conrad H Acta Metallurg. 34 1145 (1986)
  64. Molotskii M, Fleurov V Phys. Rev. B 52 15829 (1995)
  65. Molotskii M, Fleurov V Phys. Rev. Lett. 78 2779 (1997)
  66. Molotskii M I Mater. Sci. Eng. A 287 248 (2000)
  67. Bilyk S R, Ramesh K T, Wright T W J. Mech. Phys. Solids 53 525 (2005)
  68. Unger J et al Proc. of the 2nd Intern. Conf. on High Speed Forming, Dortmund, 2006 p. 23
  69. Столяров В В Изв. РАН. Сер. физ. 79 1314 (2015); Stolyarov V V Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 79 1165 (2015)
  70. Столяров В В Изв. РАН. Сер. физ. 78 357 (2014); Stolyarov V V Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 78 234 (2014)
  71. Столяров В В Вест. научно-технического развития (3) 35 (2013)
  72. Conrad H Mater. Sci. Eng. A 287 276 (2000)
  73. Stolyarov V et al J. High Pressure Phys. Technol. 4 (16) 64 (2006)
  74. Меденцов В Э, Столяров В В Деформация и разрушение материалов (12) 37 (2012)
  75. Столяров В В Изв. РАН. Сер. физ. 76 108 (2012); Stolyarov V V Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 76 96 (2012)
  76. Столяров В В, Угурчиев У Х Физ. тех. выс. давл. 19 92 (2009)
  77. Федоткин А А, Меденцов В Э, Столяров В В Изв. вузов. Черная метал. 55 (8) 47 (2012)
  78. Зуев Л Б, Данилов В И Физические основы прочности материалов 2-е изд. (Долгопрудный: Интелект, 2016)

© Успехи физических наук, 1918–2020
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение