Упругие волны в монокристаллах

УПРУГИЕ ВОЛНЫ В МОНОКРИСТАЛЛАХ [c.143]

Гиперзвук. Рассеяние света на упругих тепловых волнах. Наибольшая частота ультразвуковых колебаний, достигнутая в последнее время при изучении распространения упругих волн в монокристаллах кварца составляет 2-10 гц [c.297]

В настоящее время еще нет исчерпывающих данных, которые позволили бы ответить на вопрос — каковы основные причины затухания упругих волн в монокристаллах играют ли существенную роль гистерезисные явления и потери, связанные с теплопроводностью и вязкостью . Еще не в полной мере ясен вопрос о роли дислокаций в распространении упругих волн, С одной стороны, на дислокациях возможно рассеяние волн, с другой стороны, сами дислокации, по-ви димому, могут возникать при определенных условиях под действием проходящей волны, что имеет, возможно, характер релаксационного процесса. [c.485]

ЗАВИСИМОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ СКОРОСТИ УПРУГИХ ВОЛН в МОНОКРИСТАЛЛАХ НИКЕЛЯ ОТ НАПРАВЛЕНИЯ МАГНИТНОГО поля [c.396]

В дальнейшем влияние дислокаций на упругие нелинейные эффекты было подтверждено в [18], где также исследовалось действие внешней нагрузки на амплитуду теперь уже продольной гармоники, возникаюш ей в продольной же волне в монокристалле алюминия. В случае продольных волн внешние силы должны прикладываться так, чтобы имелась составляюш ая силы вдоль направления распространения звука в этой работе направление растяжения стержня совпадало с направлением распространения продольной волны. [c.345]

Во время движения дислокации ее энергия постепенно рассеивается путем излучения упругих волн в окружающий материал до тех пор, пока в конце концов какое-либо препятствие не приостановит ее движение. Дальнейшее движение дислокации до поверхности монокристалла или до границы зерна возможно только при условии увеличения действующего напряжения. Чем больше число препятствий на пути движения дислокации, тем более значительным должно быть увеличение напряжения за время движений дислокации в плоскости скольжения. [c.108]

Изучение упругих волн в кристаллах, или, более точно, в монокристаллах, имеет фундаментальное значение для физики твердого тела и представляет собой основу многих современных научных направлений — квантовой акустики, акустоэлектроники, акусто-оптики и т. д. Если говорить о традиционных приложениях акустики твердого тела — ультразвуковых линиях задержки и фильтрах, то здесь использование монокристаллов позволяет существенно повысить рабочие частоты соответствующих устройств, так как затухание звука в этом случае значительно меньше, чем в изотропных телах, обычно представляющих собой поликристаллы. [c.213]

На рис.5.29 представлены результаты регистрации профилей скорости поверхности образцов синтетического монокристаллического кварца при ориентации нагрузки в направлении оси X. Амплитуда импульса сжатия в этих опытах соответствовала 2,8 ГПа (в), 4,6 ГПа (б), и 5 ГПа (в). По литературным данным динамический предел упругости монокристаллов кварца данной ориентации близок к 5 ГПа. В случае минимальной интенсивности ударной волны (в) на профиле скорости не фиксируется каких либо особенностей, связанных с откольным разрушением, а его форма качественно соответствует исходному импульсу нагрузки внутри образца. Увеличение амплитуды импульса до 4,6 ГПа вызывает появление второго подъема на профиле скорости поверхности, который можно трактовать как откольный импульс. Дальнейшее незначительное повышение амплитуды ударной волны приводит к качественному изменению формы профиля скорости поверхности. Разгрузочная часть импульса не проходит к поверхности и не регистрируется на профиле W t), а растягивающие напряжения в этом случае практически равны нулю. [c.202]

Гц для твёрдого тела и —10 — 10 Гц для жидкостей и газов. Получение упругих волн столь высокой частоты в жидкостях и газах другими способами пока невозможно, а при генерации таких частот в твёрдом теле (в монокристаллах кварца и сапфира при темп-ре жидкого гелия) обычными способами получается гиперзвук весьма малой мощности. Т. о., вынужденное М.— Б. р. является методом возбуждения гиперзвука и его изучения. Однако частоты гиперзвука, излучаемого таким методом, лежат в довольно узком диапазоне. [c.208]

Коэффициенты ФРО С , С определяли [310] на основе ультразвуковых измерений. Первые два из указанных коэффициентов получили на основе измерений временных задержек продольной и двух сдвиговых ультразвуковых волн частотой 7-10 МГц, распространяющихся в направлении, нормальном к плоскости листа, и поляризованных вдоль и поперек направления прокатки, а также упругих констант монокристалла исследуемого материала [c.176]

Направлениями, вдоль которых распространяются чистые моды, являются оси симметрии высших порядков, что позволяет прозвучиванием монокристаллов в этих и других специально выбранных направлениях определять значения всех коэффициентов упругости по скоростям распространения соответствующих волн. [c.260]

Часть монокристаллических образцов, нагружаемых в направлении (100), предварительно отжигалась при температуре 900°С в течение двух часов в среде аргона. Для отожженных образцов на профилях скорости W(t) фиксируется более четко выраженный упругий предвестник с амплитудой 0,16 ГПа (рис.5.246). Во всех остальных опытах, как с монокристаллами, так и с технической медью, регистрируется незначительное плавное нарастание скорости поверхности перед выходом на нее пластической волны сжатия. [c.197]

В монокристаллах С. з. зависит от направления распространения волны в кристалле (см. КристОлло-акустика). В тех направлениях, в к-рых возможно распространение чисто продольных и чисто поперечных волн, в общем случае имеется одно значение С и два значения С(. Если значения различны, то соответствующие волны иногда наз. быстрой и медленной поперечными волнами. В общем случае для каждого направления распространения Ьолны в кристалле могут существовать три смешанные волны с разными скоростями распространения, к-рые определяются соответстВуй-щими комбинациями модулей упругости, причёмйвкто-рн колебат. смещений частиц в этих трёх волнах взаимно перпендикулярны. В табл. 4 приведены Значения С. 3. для нек-рых монокристаллов в характерных направлениях. [c.547]

Игнорируя неподходящий для экспериментатора в области механики сплошной среды выбор терминологии (симулирующей терминологию теории монокристалла), основанной на предполагаемом осреднении истинных постоянных упругости монокристалла, что является ненужной процедурой, поскольку образцы были поликрис-таллическими и, следовательно, эксперимент давал значения /С и ц для поликристалла, если тело было статистически изотропным, мы можем продолжить сравнение результатов Цуккера при комнатной температуре с результатами Грюнайзена, использовавшего метод Мэллока, предложенный 45 годами раньше. Для двух измеряемых скоростей волн в поликристалле мы имеем [c.483]

Имеющиеся в настоящее время данные по нелинейностп сульфида кадмия носят, конечно, предварительный характер. Однако они открывают возможность регулировать нелинейные свойства в несколько больших пределах, чем это можно делать, скажем, воздействуя внешними статическими силами на поле дислокаций в металлических монокристаллах, Следует сказать, что отыскание твердого тела с достаточно большой упругой нелинейностью и вместе с тем не очень большим затуханием упругих волн (что, имея в виду фононную вязкость , само по себе противоречиво), по-видимому, позволило бы использовать различные нелинейные акустические устройства в радиотехнике. В настоящее время потери на электроакустическое и аку-стоэлектрическое преобразования, складываясь с потерями на нелинейное акустическое преобразование (большими из-за малости нелинейных модулей исследованных твердых тел), дают настолько большие суммарные потери, что, если и можно говорить о каких-либо приложениях, то только в области мощной радиоэлектроники. [c.347]

Как видно, и монокристалл представляет собой довольно сложный объект для изучения распространения в нем упругих волн, но объект все же более простой, чем поликристалл. Теория показывает, что в бесконечной и однородной анизотропной среде в произвольном направлении могут распространяться три плоские упругие волны, из которых в общем случае ни одна не представляет собой чисто продольную или чисто поперечную волну. Одна из этих трех волн носит название квазипродольной волны смещение в этой волне не совпадает с направлением распространения и составляет с ним некоторый угол. Две другие волны — квазипопереч-ные — имеют этот угол большим. Имеется ряд особенностей распространения этих волн, однако изложение всей этой не [c.485]

Эффект обращения волны в пьезокристалле полезно пояснить и непосредственно, aj " ф без использования диспер- Рис. 11.3. Типы взаимодействий акустичес-СИОННЫХ диаграмм. В самом ких волн в кристалле с электрическим деле, как следует из уравне- полем, ний состояния (2.3), выражение для упругих напряжений в этом случае содержит нелинейный член ij=eijkim UkiEm, где eij im— постоянные нелинейного пьезоэффекта. Если kx—Ш) и m sin 2Ш, то из элементарной тригонометрии следует, что в Ыц имеется слагаемое, пропорциональное os ( jr+ o/). Очевидно, оно и вызывает генерацию обратной волны. Впервые указанный эффект был предсказан в [381. Как выяснилось впоследствии, именно генерацией обратной волны обусловлено явление двухимпульсного электроакустического эха (более принято понятие фононного эха ), наблюдаемого в монокристаллах и кристаллических порошках [39—461. Например, при подаче на кристалл LiNbOg импульса продольной акустической волны с частотой 550 МГц и после приложения к нему через время т импульса электрического поля на частоте 1100 МГц появляется серия эхо-сигналов, если время т удовлетворяет условию зе (2лЧ-1) Ыс, п=0, 1,2,..., где L — длина кристалла, с — скорость звука [431. Первые эхо-сигналы появляются вскоре после действия поля, однако сигнал максимальной амплитуды (истинное эхо) наблюдается в момент времени t=2x. Амплитуды сигналов эха пропорциональны произведению амплитуд задающих импульсов в соответствии с параметрической природой процесса. Явление фононного эха наблюдалось во многих работах для различных типов волн и в разных кристаллах и порошках. В частности, эхо на по- [c.295]

Область частот Г. соответствует частотам электромагнитных волн дециметрового, сантиметрового и миллиметрового диапазонов (т. н. сверхвысоким частотам — СВЧ). Частоте 10 Гц в воздухе при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре соответствует длина волны Г. 3,4 10 см, т. е. одного порядка с длиной свободного пробега молекул в воздухе при этих условиях. Упругие волны могут распространяться в среде только при условии, что их длины заметно больше длины свободного пробега в газах или больше межатомных расстояний в жрщко-стях и твёрдых телах. Поэтому в газах (и, в частности, в воздухе) при нормальном атмосферном давлении гиперзвуковые волны не распространяются. В жидкостях затухание Г. очень велико и дальность распространения мала. Сравнительно хорошими проводниками Г. являются твёрдые тела в виде монокристаллов, но гл. обр. при низких темп-рах. Так, напр., даже в монокристалле кварца, отличающемся малым затуханием упругих волн, продольная гиперзвуковая волна с частотой 1,5 10 Гц, распространяющаяся вдоль оси X кристалла при комнатной темп-ре, ослабляется по амплитуде в 2 раза на расстоянии всего в 1 см. В монокристаллах сапфира, ниобата лития, железо-иттрие-вого граната затухание Г. значительно меньше, чем в кварце. [c.86]

В табл. 77 приведена сводка значений упругих постоянных монокристаллов металлов кубической системы, измеренных ультразвуковыми методами наряду с тремя значениямиСц, приведены также значения и для продольных и поперечных волн в поликристалли- [c.372]

Г., предназначенные для измерит, могут. В жидкостях затухание Г. же как и УЗ, основываются гл. обр. целей, должны быть ненаправленными очень велико, и дальность распро- на использовании явлений пьезоэлект-и обладать ровной частотной хар-кой странения мала. Сравнительно хорошо ричества и магнитострикции. Для во всей области исследуемых частот. Г. распространяется в тв. телах — возбуждения Г. можно использовать Для этой цели удобно пользоваться монокристаллах, гл. обр. при низких резонансные пьезоэлектрические пре-малыми по сравнению с длиной волны темп-рах. Так, напр., даже в моно- образователи пластинчатого типа, полыми сферич. приёмниками из пье- кристалле кварца, отличающемся ма- к-рые широко применяются в УЗ зокерамики, совершающими сфериче- лым затуханием в нём упругих волн, диапазоне частот, однако для Г. тол-ски симметричные колебания. продольная гиперзвук, волна с ча- щина таких преобразователей должна [c.122]

М. в. могут использоваться для преобразования звук, волны в спиновую и обратно. Наилучщим материалом для осуществления вз-ствия упругих и спиновых волн явл. ферриты, в частности монокристаллы ит-триевого феррита-граната (ИФГ), обладающие очень малыми акустич. и ферромагн. потерями. На монокристаллах ИФГ изготовляют линии задержки для СВЧ. [c.387]

Наилучшим материалом для возбуждения М. в. являются ферриты, в частности монокристаллы железоит-триевого граната, обладающие высокой добротностью как магнитной, так и упругой подсистем. Эти кристаллы используются в акустоэлектронике для изготовления линий задержки сигналов СВЧ. Управляя посредством неоднородного магн. поля скоростью распространения сигнала (за счёт преобразования волн), можно [c.17]

В монографии обобщены литературные данные и собственные экспериментальные и теоретические результаты авторов в области упруго-пластических, прочностных и кинетических свойств материалов различных классов при ударно-волновом нагружении, приведены необходимые сведения из механики сплошных сред, обсуждается современная техника экспериментов. Суммированы результаты экспериментальных исследований и расчетные модели вязко-упруго-нластической деформации и разрушения материалов различных luia oB, включая металлы и сплавы, хрупкие керамики и горные породы, монокристаллы и стекла, полимеры и эластомеры, в ударных волнах. Представлено несколько наиболее важных примеров полиморфных превращений веществ в ударных волнах. Анализируется механический эф кт взаимодействия импульсов лазерного и корпускулярного излучения с веществом. Представлен обзор уравнений состояния и кинетики разложения взрывчатых веществ в ударных и детонационных волнах. Подбор и изложение материала ориентированы на расчетное прогнозирование действия взрыва, высокоскоростного удара, импульсных лазерных и корпускулярных пучков. В мо1юграфию включены сведения справочного характера. [c.1]

По-видимому, волны разрушения возможны не только в стекле, но и в других гомогенных хрупких материалах, где дефекты структуры сосредоточены в основном на поверхности тела в то время как его внутренняя часть свободна от очагов зарождения микротрещин. Так, например, в работе [104] приведены результаты наблюдений свечения в монокр11сталлических образцах кварца при ударном сжатии в окрестности динамического предела упругости. Динамический предел упругости монокристаллического кварца при ориентации нагрузки вдоль оси X составляет 6 ГПа [91, 105]. Сжатие монокристаллов кварца в этом направлении ударной волной с амплитудой 5 ГПа вызывает появление сетки светящихся полос, ориентированных по плоскостям скола. С ростом давления ударного сжатия эта сетка сгущается до образования сплошного фона. Возможно, [c.120]

Исследована скорость распространения продольных и поперечных ультразвуковых волн и рассчитаны упругие параметры Саа и С44 монокристаллов теллура в области температур от комнатных и до температуры плавления монокристалла. Приведено описание установки для исследрвания. [c.177]

Собственные колебания цилиндрических стержней неоднократно использовались для определения упругих постоянных изотропных и кристаллических материалов. Так, Баламут [1661 использовал собственные колебания цилиндрических стержней для нахождения температурной зависимости постоянной с , а Розе [1753]—для нахождения температурной зависимости остальных постоянных каменной соли. Сигел [1930] получил этим методом следующие значения для упругих постоянных монокристалла натрия с 1=3,26-10 , с = = 1,79-101 и с, = 2,3- 0 дин см . Сигел [19311 дает также обзор различных методов возбуждения колебаний в таких стержнях и связанных с этим вопросов. Вслед за Бойлем и Спроулем [344] Нортвуд [1432] измерил скорость продольных волн во льду, определяя резонансную частоту длинных ледяных стержней. [c.390]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...