Статистический анализ низкотемпературного дислокационного пика внутреннего трения (пик Бордони) в наноструктурной меди

Анотація

Проанализирована частотно-температурная зависимость внутреннего трения в наноструктурных образцах Cu и волокнистого композита Cu–32 об.%Nb с размерами фрагментов структуры ~200 нм. Для такого анализа использованы результаты выполненных ранее экспериментов, в которых на температурной зависимости декремента колебаний (частота 73–350 кГц) зарегистрирован характерный для сильно деформированной меди пик Бордони, локализованный вблизи температуры 90 К. Этот пик обусловлен резонансным взаимодействием звука с системой термически активированных релаксаторов, но его ширина существенно больше ширины стандартного пика внутреннего трения с единственным временем релаксации. Выполнен статистический анализ пика на основе предположения, что причиной уширения является случайный разброс энергии активации релаксаторов вследствие сильного искажения кристаллической структуры меди. Установлено хорошее согласие экспериментальных данных с теорией Зегера, которая рассматривает в качестве релаксаторов для пика Бордони термически активированные парные кинки на прямолинейных отрезках дислокационных линий, расположенных в долинах потенциального рельефа Пайерлса. Показано, что зарегистрированная в эксперименте высота пика соответствует присутствию в среднем одного дислокационного сегмента внутри кристаллита меди размером 200 нм. Получены эмпирические оценки для критического напряжения Пайерлса σ_Р ≈ 2·10⁷ Па и интегральной плотности внутризеренных дислокаций ρ_d ≈ 10¹³ м^–2. Волокна Nb в композите Cu–Nb способствуют образованию наноструктурной меди, но заметного влияния на пик Бордони не оказывают.