Influence of Alternating Magnetic Field on Physical and Mechanical Properties of Crystals

Abstract

The results of the investigation of creep characteristics and activation parameters of polycrystalline nickel (of 99.996% purity) plastic flow at the temperature of 77 K are presented. The influence of nonstationary magnetic field with strength of 500 Oe (harmonic (50 Hz) and monopolar pulses of the same frequency) on the nickel creep characteristics is studied. We have deliberately conducted experimental investigations of the influence of nonstationary magnetic field of alternating and constant sign at constant temperature in order to estimate the contribution to the dislocations' mobility from the interaction of dislocations with the mobile domain boundaries as well as from the heat effects connected with the induction electric field. The proposed model of electroplastic effect (EPE) suggests the following mechanism of weakening under the action of electric field. Electric field gives energy to conductivity electron subsystem, making it thermodynamically nonequilibrium. Nonequilibrium electrons while interacting with acoustic phonons transfer more energy to short-wave part of the phonon spectrum. Short-wave phonons due to large stress gradient effectively detach dislocations from stoppers. Experimental results qualitatively match with the data obtained after numerical calculations.Key words: magnetoplastic effect, alternating magnetic field, dislocation mobility, creep rate, ferromagnetic crystal, nonequilibrium electron and phonon subsystem.Наведено результати досліджень характеристик плазучости та актива-ційних параметрів пластичної течії полікристалічного ніклю (99,996% чистоти) за постійної температури у 77 К. Досліджувався вплив нестаціо-нарного магнетного поля напруженістю у 500 Е (гармонічні (50 Гц) та од-нополярні імпульси тієї ж частоти) на параметри плазучости ніклю. Екс-периментальні дослідження з впливу нестаціонарного магнетного поля змінного та сталого знаку за постійної температури проводилися, щоб оцінити внесок у рухливість дислокацій від взаємодії дислокацій з рух-ливими межами домен, а також від теплових ефектів, пов'язаних з індук-ційним електричним полем. Пропонований модель електропластичного ефекту (ЕПЕ) передбачає наступний механізм знеміцнення під дією елек-тричного поля. Електричне поле передає енергію підсистемі електронів провідности, роблячи її термодинамічно нерівноважною. Нерівноважні електрони, що взаємодіють з акустичними фононами, передають енергію переважно короткохвильовій частині фононного спектру. Короткохви-льові фонони, завдяки великому ґрадієнту напруги, ефективно відкріп-люють дислокації від стопорів. Результати експериментів якісно збіга-ються з даними числових розрахунків.Ключові слова: магнетопластичний ефект, змінне магнетне поле, рухли-вість дислокацій, швидкість плазучости, феромагнетний кристал, нерів-новажна електронна та фононна підсистеми.Представлены результаты исследования характеристик ползучести и ак-тивационных параметров пластического течения поликристаллического никеля (99,996% чистоты) при температуре 77 К. Было изучено влияние нестационарного магнитн...