Красавин Виктор Васильевич
601910, г. Ковров, ул. Маяковского 19
Victor V. Krasavin
ul. Mayakovskogo 19, Kovrov, 601910
Красавин Алексей Викторович
Великобритания, Лондон
Alexey V Krasavin
London, UK
Металлы гексагональной группы (например, Be, Zr, Ti) находят широкое применение в атомной промышленности, ракето- и авиастроении (в элементах конструкций, работающих в экстремальных условиях). Перспективное направление повышения качества изделий из таких металлов — улучшение физических свойств материалов путем использования естественной анизотропии металлических монокристаллов. Представлены результаты исследования анизотропии и сравнительного анализа технических характеристик упругих свойств монокристаллов гексагональных металлов. На основе преобразований тензора коэффициентов упругой податливости в главных осях к новой произвольной системе координат с последующим использованием углов Эйлера получены в явном виде уравнения компонентов матрицы коэффициентов упругой податливости для произвольных кристаллографических направлений. Приведены аналитические выражения для технических характеристик упругих свойств (модулей Юнга и сдвига, коэффициента Пуассона) монокристаллов 10 металлов с гексагональной решеткой в произвольных кристаллографических направлениях. Установили, что характеристики имеют аксиальную симметрию относительно гексагональной оси. Суммы коэффициентов упругой податливости, определяющих модули сдвига, и коэффициентов Пуассона в двух взаимно перпендикулярных направлениях постоянны в любой кристаллографической плоскости монокристалла. Сравнительным анализом анизотропии упругих свойств монокристаллов исследуемой группы металлов выявлены ауксетические свойства у монокристаллов Zn и Be и области кристаллографических направлений одноосного растяжения, приводящего к ауксетическому эффекту. Ауксетический эффект у Zn фиксировали при растяжении в направлениях плоскости, перпендикулярной гексагональной оси монокристалла. Плоскости проявления ауксетического эффекта у монокристаллов Be перпендикулярны направлениям, составляющим угол 45° с гексагональной осью.
Hexagonal metals (e.g., Be, Zr, Ti) are widely used in the nuclear industry, space and aircraft engineering (in manufacturing of the structural elements operating under extreme conditions). A promising way to improve the quality of products made of them is to improve the physical properties of materials using the natural anisotropy of metal single crystals. The results of studying anisotropy and a comparative analysis of the technical characteristics of the elastic properties of single crystals of hexagonal metals are presented. The equations of the elastic compliance matrix components are derived in the explicit form for arbitrary crystallographic direction proceeding from transformations of the elastic compliance tensor in the principal axes to a new arbitrary coordinate system with a subsequent use of Euler angles. Analytical expressions are presented for the technical characteristics of the elastic properties (shear and Young's moduli, Poisson's ratio) of the single crystals of 10 hep metals for an arbitrary crystallographic direction. The axial symmetry of the characteristics about the hexagonal axis is revealed. The sums of the elastic compliance coefficients which determine the shear moduli and the Poisson's ratios in two mutually perpendicular directions are constant in any crystallographic plane of the single crystal. A comparative analysis of the anisotropy of the elastic properties of single crystals of the studied group of metals revealed auxetic properties of Zn and Be single crystals and the region of crystallographic directions of uniaxia tension, leading to an auxetic effect The auxetic effect in Zn was observed under tension in the directions of the plane perpendicular to the hexagonal axis of the single crystal. The planes of the auxetic effect manifestation in Be single crystals are perpendicular to the directions making an angle of 45° with the hexagonal axis.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.