СПИНОВОЕ РАЗУПРОЧНЕНИЕ МЕТАЛЛА КАК ПРИЧИНА

СПИНОВОЕ РАЗУПРОЧНЕНИЕ МЕТАЛЛА КАК ВОЗМОЖНАЯ
ПРИЧИНА УСИЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПЛАСТИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА
В ПОЛЕ СВЧ – ИЗЛУЧЕНИЯ
SPIN SOFTENINGN OF METALS AS POSSIBLE CAUSE PAINTS
ELECTROPLASTIC EFFECT IN THE MICROWAVE FIELD- RADIATION
Троицкий О.А.
Институт машиноведения им А.А.Благонравова РАН, г Москва, Россия
[email protected]
Abstract. Continued detailed studies electroplastic effect ( EPE ) in metals [1,2] , given that so
far identified a number of mechanisms of action of electromagnetic fields (EMF ) on the
deformation of solids. The existence of more than a dozen different electrical , magnetic and
electronic phenomena . Significant in this series appeared electroplastic effect ( EPE ) action of
the pulse current, which as a cooperative phenomenon absorbed in itself according to [3 ] for at
least 6 different physical phenomena. Mechanisms of these phenomena for the most part not
been fully elucidated . EPE possessing property polarity [4] , includes three basic phenomena
electroplastic metal deformation .
 action " electron wind " [1,3,4] ;
 effect pinch effect [5,6] ;
 possible spin softening metal [7-9].
Продолжены исследования электропластического эффекта (ЭПЭ) в металлах [1,2]
с учетом того, что к настоящему времени выявлен ряд механизмов действия
электромагнитных полей ( ЭМП ) на деформацию твердых тел. ЭПЭ как
кооперативное явление вобрал в себе несколько различных эффектов [3]. Механизмы
их большей частью до конца не выяснены. Обладающий свойством полярности ЭПЭ
включает в себя три основных действующих фактора:
 действие «электронного ветра» [1,3,4] ;
 действие пинч-эффект [5,6];
 возможное спиновое разупрочнение металла [7-9].
1. Увеличение пиков ЭПЭ в поле СВЧ-излучения. Остановимся на последнем
факторе как наименее изученном. Как видно из представленной на Рис.1 диаграммы
деформации растяжением тонких ( 200 мкм) образцов нержавеющей стали, величина
пиков ЭПЭ несколько возрастает в поле СВЧ- излучения, что может быть связано со
спиновым разупрочнением металла (СРМ), для реализации которого требуется
выполнение следующих условий:
 магнитные поля (МП), а именно собственное магнитное поле импульсного
тока, участвующего через пинч-эффект в создании пиков ЭПЭ ( скачков
резкого разупрочнения деформируемого металла в момент прохождения
импульсов тока, и электромагнитная компонента СВЧ- излучения, должны
быть скрещены;
 должно быть обеспечено наличие в образцах термодинамически
неравновесных процессов, в частности, генерации свежих дислокаций, что
обеспечивается активной деформацией образцов при их растяжения с
постоянной скоростью или в прерывистом режиме с чередованием
растяжения с паузами релаксации напряжений без снятия нагрузки
 должен быть обеспечен термодинамический выигрыш между
начальным и конечным состоянием системы, что может быть
достигнуто путем испытания образцов в прерывистом режиме, когда
активная деформация периодически сменяется указанной релаксацией
напряжений;
Рис. 1 Характерная диаграмма деформации растяжением нержавеющей стали
с пиками ЭПЭ при одновременном СВЧ- излучении (1,3 и 5 пик) и без него (2 и 4 )
 время распада τr реакционной пары дислокация - парамагнитная
примесь из триплетного Т - состояния должно быть меньше
времени τ T-S обратного перехода пар в синглетное S – состояние, т.е.
τr < τ T-S , чтобы ситуация не вернулась к исходному состоянию и
эффект совместного действия магнитных полей не свелся к нулю.
2. Физическая картина реализации спинового разупрочнения металла
Реализация механизма влияния МП на спиновые степени свободы внутри
деформируемого твердого тела, включая металл, протекает путем спиновой
конверсии ( СК ), схематически показанной на Рис 2 . Изначально существуют
синглетное S – состояние с ΣSi = 0 и триплетное T - состояние с ΣTi = 1
реакционных пар ( РП ) дислокация - парамагнитная примесь (ПП) в реакционной
ячейке со спинами S = + -- ½., с чем связано торможение дислокаций. Разница в
величине обменной энергии UT и US , т.е ( UT - US ) на расстояниях r0 порядка
межатомного, например, для ковалентной связи составляет примерно 1 эВ. Под
влиянием МП величиной В = 1 Тл состояние РП не может изменяться, поскольку
структурному элементу передается энергия не более μb g В = 10-4 эВ. Здесь g фактор, который может иметь значение до 2 и более при развитых процессах СК.
На больших расстояниях r > r0 разница в величине обменных энергий исчезает и
МП уже не может оказать существенное влияние на структурные перестройки в
твердом теле. Тем не менее в указанном на рисунке окне чувствительности к МП
может реализоваться спиновое разупрочнение металла (СРМ).
Рис.2 Схема спиновой конверсии во внешнем магнитном поле.
Литература
1.Троицкий О.А,ПисьмаЖЭТФ,Электромеханический эффект в металлах,1969 т.10,с18-22
2.Троицкий О.А., Баранов Ю.В., Аврамов Ю.С., Шляпин А..Д. Физические основы и
технологии обработки современных металлов, том 1 и том 2, 2004 г Изд-во РХД,
Ижевск – Москва, стр. 590 и стр. 467.
3. Багаутдинов А.Я., Громов В.Г., Головин Ю.И., Троицкий О.А. и др Структура и
свойства перспективных металлических материалов, г Томск, 2007 г, Изд-во НТЛ, 575.
4.. Зуев Л.Б., Громов В.Е., Курилова И.Ф. и др ДАН СССР,1978,т 239,№1,с 84
5. Троицкий О.А., Пластическая деформация металла, вызванная пинчэффектом, Изв. АН СССР, сер. Физическая, № 6 , 1977, С. 118 - 122,
6. Спицын В.И., Троицкий О.А. Моделирование теплового и пинч-эффекта
импульсного тока на пластическую деформацию металла,
ДАН СССР, № 5, 1975, С. 1070 – 1073.
7. Моlotskii М., Fleurov V., J Phys. Chem., B,2000, 104, 3812 – 3816
8. Molotskii M., Philosophical Magazine,2003, v 83,№ 12, 1421.
9. Молоцкий М., ФТТ, 1991, т 33, № 10, с 3112.