WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

В то же время с увеличением объема канала пробоя возрастают потери энергии плазмы, пропорциональные увеличению поверхности канала (переизлучение, теплоотвод и др.), а также уменьшается подводимая к ней плотность энергии облучения при соизмеримости длины канала и длины фокальной перетяжки. Энергетические условия для поддержания светодетонационной волны перестают выполняться, что и приводит к значительному замедлению роста объема канала пробоя при E 90 для однофазного стекла и 100 mJ — для двухфазного.

Таким образом, микроструктура двухфазного стекла сказывается и на энергетических порогах проявления тех или иных физических процессов оптического пробоя и на его прочностных свойствах, определяющих развитие разрушения. Значительно меньший объем области Рис. 6. a — зависимости удельной плотности механической энергии Wv(E), b — зависимости относительного изменения объема области растрескивания от энергии облучения (1 — однофазное, 2 —двухфазное, 3 — кварцевое стекло).

разрушения в двухфазном стекле обеспечивается, повидимому, определяющим влиянием более прочной высококремнеземной фазы.

С точки зрения прочностных характеристик стекол интерес представляет анализ зависимости удельной плотности механической энергии (w = W /Vh) и зависимости изменения объема области разрушения (растрескивания) относительно объема канала пробоя ( = Vg/Vh - 1) от энергии облучения для разных стекол. Эти зависимости представлены на рис. 6, a, b. Для сравнения на них представлены также зависимости для кварцевого стекла, полученные в работе [6].

Характер зависимостей обусловлен последовательностью изменения физических процессов, определяющих развитие оптического пробоя с увеличением энергии облучения. Для каждого из исследуемых стекол максимальные значения относительного изменения объема области разрушения (m) и максимальные значения удельной плотности упругой энергии (wm) наблюдаются при одной и той же характерной для данного стекла энергии облучения. Максимальные значения представленных зависимостей реализуются при значениях E, соответствующих концу первого достаточно медленного этапа развития канала пробоя (рис. 5).

За значения объемной прочности исследуемых материалов можно принять значения объемной плотности упругой энергии, соответствующие порогу оптического пробоя (w0), когда наряду с образованием канала пробоя возникают лишь немногочисленные и весьма небольшие трещины хрупкого разрушения материала. В табл. Рис. 5. Зависимости объема пробоя (Vh) и объема разруприведены пороговые значения w0, соответствующие шения (Vd) от энергии облучения (1 — однофазное, 2 — двухфазное стекло). давлению при оптическом пробое, а также максимальЖурнал технической физики, 2006, том 76, вып. 58 Н.Ф. Морозов, Ю.К. Старцев, Ю.В. Судьенков, А.А. Сусликов, Г.А. Баранов, А.А. Беляев Таблица 2. Список литературы Образцы стекол w0, J/m3 (MPa) wm, J/m3 (MPa) m [1] Андреев Н.С., Мазурин О.В., Порай-Кошиц Е.А., Роскова Г.П., Филипович В.Я. Явления ликвации в стеклах / Под Однофазное 0.028 · 109 (28) 0.195 · 109 (195) ред. М. Шульца, М.: 1974. 220 с.

Двухфазное 0.122 · 109 (122) 1.2 · 109 (1200) [2] Мазурин О.В., Роскова Г.П., Аверьянов В.И., АнтропоКварцевое 0.58 · 109 (580) 2.4 · 109 (2400) ва Т.В. Двухфазные стекла: структура, свойства, применение. Л.: 1991. 275 с.

[3] Antropova T.V., Drozdova I.A. // Abstr. Intern. Conf.

„Nanoparticltes, Nanostructures and Nanocomposites“. Saintные значения объемной плотности упругой энергии Petersburg, 2004. P. 79–80.

(wm) и относительного изменения объема области рас[4] Райзер Ю.П. Лазерная искра и распространение разрядов.

трескивания (m).

М.: Наука, 1974.

[5] Коротеев Н.И., Шумай И.Л. Физика мощного лазерного Максимальная прочность, что вполне естественно, излучения. М.: Наука, 1991. 310 с.

наблюдается у кварцевого стекла. Минимальной прочно[6] Судьенков Ю.В., Юревич В.И. // Изв. РАН. Сер. Физич.

стью обладает однофазное стекло. Прочность же двух1993. Т. 57. Вып. 12. С. 160–166.

фазного стекла оказывается более чем в четыре раза [7] Морозов Н.Ф., Зимин Б.А., Семенов Б.Н. Судьенков Ю.В., выше, т. е. влияние элементов структуры высококремСусликов А.И., Баранов Г.А., Беляев А.А., Цветков Г.В. // неземной фазы очень велико, несмотря на не столь Письма ЖТФ. 2004. Т. 30. Вып. 6. С. 38–44.

существенное различие упругих модулей фаз (табл. 1).

[8] Мешковский И.К. Композиционные оптические материалы на основе пористых матриц. СПб, 1998. 332 с.

По-видимому, основным фактором, определяющим зна[9] Ткачев А.С., Антропова Т.В., Вейко В.П., Дроздова И.А. / чительное увеличение прочности двухфазных стекол, ФХС. 2004. Т. 30. № 2. С. 233–241.

является именно наличие двухкаркасной структуры на[10] Sud’enkov Y. // Proc. of Conf. Shock-Compression of нометрового масштаба.

Condensed Matter. Atlanta, USA. 24–29 June, 2001. P. IX.

Отметим также, что наибольшее значение m соP. 627–629.

ответствует наименее прочному однофазному стеклу, [11] Судьенков Ю.В., Сажко З.А. // ЖТФ. 2003. Т. 73, Вып. 1.

а минимальное значение m наблюдается у прочного С. 134–136.

кварцевого стекла.

Таким образом, результаты экспериментальных исследований показывают заметное различие оптических и механических свойств однородных и двухфазных стекол.

При этом именно наличие двухкаркасной структуры нанометрового масштаба является, по-видимому, основным фактором, определяющим столь значительное увеличение прочности двухфазных стекол, так как различие механических свойств фаз, образующих такой наноструктурный композит, не так велико. Можно предположить, что значительное влияние структур нанометрового масштаба на прочностные совйства в той или иной мере может проявляться во многих конструкционных материалах. Однако такое предположение требует более обширных экспериментальных исследований физико-механических свойств наноматериалов. В этой связи заметим, что исследования динамического отклика материалов на ударные нагрузки с длительностями 10-8 s позволяют получать информацию о влиянии субмикронных масштабов структуры на упругие и прочностные свойства различных материалов, в том числе, и наноматериалов [10,11].

Также отметим, что выявленный нелинейный характер развития каналов пробоя и области растрескивания в стеклах, а также показанная возможность определения границ смены физических механизмов, определяющих развитие разрушения, могут быть полезны для корректировки лазерных технологий обработки прозрачных материалов.

Журнал технической физики, 2006, том 76, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.