Seminarium Instytutowego Seminarium Mechaniki im. W. Olszaka i A. Sawczuka

Zjawisko magnetoplastyczności w materiałach niemagnetycznych

dr Romuald Kotowski

poniedziałek, 9 października 2006, godz. 10:00, sala Aula (II p.)

Zjawisko magnetoplastyczności w kryształach niemagnetycznych (ZMP) zostało odkryte w roku 1985 w Instytucie Krystalografii AN ZSRR w Moskwie. Zachodzi ono na poziomie kwantowym, a przejawia się na poziomie makroskopowym. Mówiąc w wielkim skrócie, ZMP polega na odrywaniu się dyslokacji od centrów paramagnetycznych pod wpływem (stałego) pola magnetycznego. Dyslokacje, a w szczególności ich gęstość, konfiguracja, ich skupiska i ich mobilność w decydujący sposób określają właściwości ciał stałych, w tym ich właściwości sprężyste i plastyczne, czyli podatność na chwilowe i trwałe odkształcenia. Odkrycie tego zjawiska było dla badaczy czymś niezwykłym i nieoczekiwanym, gdyż zaprzeczało powszechnym poglądom na temat wpływu pola magnetycznego na właściwości materiałów niemagnetycznych. Efekt sprawdzano wielokrotnie w różnych materiałach. W kolejnych latach istnienie zjawiska zostało potwierdzone przez kilka niezależnych laboratoriów i opisano je w sporej liczliczbie (powyżej stu) prac naukowych. Prace doświadczalne przeprowadzano w próbkach związków alkalicznych, w metalach niemagnetycznych i w półprzewodnikach. Analiza otrzymanych danych pozwalała na sformułowanie tezy, że pod wpływem działającego przez jakiś czas pola magnetycznego następuje unieważnienie zakazu przejść elektronowych w układzie dyslokacja - domieszka, a to z kolei powoduje istotne zmniejszenie energii ich oddziaływania i odczepienie dyslokacji od defektu punktowego. Dalszy ruch dyslokacji, aż do następnego punktu zaczepienia, odbywa się polu dalekozasięgowych naprężeń, pochodzących od innych defektów liniowych. I cały proces rozpoczyna się od początku, aż do chwili wyłączenia pola magnetycznego lub do momentu, gdy dyslokacja znajdzie się w polu niskich naprężeń. W większości eksperymentów obserwowano ruch dyslokacji bez przykładania dodatkowych zewnętrznych obciążeń mechanicznych. Mamy tu więc do czynienia z procesem samoorganizacji dyslokacji, przebiegającym w kierunku ich bardziej równomiernego rozkładu. Okazało się dodatkowo, że zjawisko magnetoplastyczności przejawia się również na poziomie makroskopowym, wpływając w istotny sposób na plastyczność kryształów. Stwierdzono na przykład, że poddanie kryształu, umieszczonego w polu magnetycznym, obciążeniu o stałej prędkości deformacji powoduje kilkakrotne zmniejszenie granicy płynięcia, tym większe, im mniejsza jest prędkość deformacji i im większa jest indukcja magnetyczna B. Podczas wykładu zademonstrowany zostamie program komputerowy symulujący omawiane zjawisko i przedstawione zostaną wyniki przeprowadzonych obliczeń.