Игольчатые монокристаллы

Объектами, на которых возможна экспериментальная реализация теоретической прочности, являются кристаллы субмикронных размеров. Металлические игольчатые монокристаллы с диаметром у вершины порядка 10-100 нм характеризуются высокой степенью идеальности, связанной с выходом на поверхность дислокаций. Поэтому прочность таких объектов достигает высоких значений, близких к теоретическому пределу для бездислокационных кристаллов. Для измерения прочности игольчатых нанокристаллов в вольфраме может быть применена методика нагружения пондеромоторными силами электрического поля. В настоящей работе использовался экспериментальный метод нагружения игольчатых образцов сильными электрическими полями.

Измерение прочности игольчатых образцов осуществлялось с помощью квазистатической и импульсной методик нагружения электрическим полем высокой напряженности (больше 100В/м). Механические напряжения порядка 10 ГПа и выше в полусферической части образцов, сформированной полевым испарением, создавались с помощью последовательно подключенных источников постоянного напряжения, варьировавшегося в пределах 5-30 кВ, и высоковольтного импульсного генератора. Длительность высоковольтных импульсов составляла (2-3)Т07с, а амплитуда варьировалась в пределах 2-8 кВ. Потенциал на образцах в процессе импульсных испытаний был на 20 - 25 % ниже пробивного напряжения. Это полностью исключало возможность разрушения образцов вследствие протекания неконтролируемого электрического разряда. Игольчатые бикристаллы изготавливались электрохимической полировкой из зонночищенного вольфрама чистотой 99.99 ат.% со средним диаметром волокон (150-200) нм. Диаметр вершины образцов составлял 10-80нм. Для исследования отбирались монокристаллические образцы, ориентированные в пределах 1- 2° вдоль кристаллографического направления 110. В качестве изображающего газа использовался гелий при давлении 103Па. После установки в полевой ионный микроскоп с охлаждением образцов до 77 К полевым испарением на глубину 20 - 50 нм удалялись микровыступы с вершины образцов и поверхностные слои, подвергнутые анодному окислению в процессе полировки.