Диссертация (1024881), страница 2
Текст из файла (страница 2)
проведены исследования электронной системы аморфных сплавовFeCr18B15и FeCu1Nb3Si13.5B9 при частичной кристаллизации методами ПАС,РФЭС и ТЭДС; обнаружен перенос заряда между d-оболочкой железа и другимиэлектроннымиоболочкамивпроцессекристаллизации;обнаруженынаноразмерные выделения меди при облучении ионами аргона в сплавеFeCu1Nb3Si13.5B9;3. впервые проведены исследования дефектной структуры сталей материаласварных швов корпусов реакторов ВВЭР-440 методами ПАС в широкомдиапазонефлюенсовнейтронов;произведенаоценкаконцентрацииобразующихся радиационных дефектов вакансионного типа под действиемоблучения; обнаружено образование комплексов вакансия-медь при облучении имедных преципитатов после пострадиационного отжига.Практическая значимость работы.
Прикладной аспект данной работысостоит в следующем:Исследование накопления и последующего отжига радиационных дефектоввакансионного типа в корпусных реакторных сталях (материале сварного шва)важно для оценкивозможности дальнейшего продления ресурса работыреактора.Для определения изменений заселенности d-оболочки переходных металловпредложен метод интерпретации результатов УРАФ с учетом широкого наборапараметров спектра.Полученные в данной работе данные об изменениях электронной структурыаморфных сплавов при кристаллизации позволяют наметить направлениямодифицирования свойств аморфных металлических сплавов.Достоверностьобеспечивается:воспроизводимостьюположенийприменениемрезультатовивыводовэталонныхдиссертационнойобразцов,экспериментальныхработыхорошейисследований,соответствием их экспериментальным результатам, полученным автором и8известным из литературы, адекватностью выводов и научных положенийдиссертациипредложенныммоделямирезультатамэкспериментальныхисследований.Положения, выносимые на защиту:1.
Измерены спектры УРАФ, РФЭС и ТЭДС аморфных сплавов разногосостава. Проанализированы наиболее характерные модификации спектров привариациисоставаFeCu1Nb3Si13.5B9сплавов.(индексыПоказано,-чтовспектрахпроцентноесодержание)УРАФсплаваотсутствуетинвертированная парабола, а также наблюдается большое время жизнипозитронов.ВеличинаТЭДСуменьшаетсяприувеличениистепеникристаллизации. Узкая часть спектра УРАФ и временные спектры сплаваFeCr18B15 аналогичны таковым для металлических сплавов железа. ТЭДС растетпри кристаллизации.
Измерения спектров валентных электронов методом РФЭСподтверждает перенос заряда.2. Экспериментальнозарегистрированоизменениезаселенностиd-оболочки железа в аморфных сплавах в процессе кристаллизации и переходныхметаллов в ряду от титана до меди.3. В облученном ионами аргона с энергией 30 кэВ и плотностью тока50 мкА/см2 (расчетная скорость создания смещений в материале 1014 сна/см2с) дофлюенса 1.5.1018 ион/см2 при температурe 400 ºC образце аморфного сплаваFeCu1Nb3Si13.5B9 обнаружены преципитаты меди.4. Обнаружены преципитаты меди в отожженных образцах облученныхсталей корпуса ВВЭР-440 при флюенсе нейтронов 6×1019 см-2.Личныйинтерпретациивкладавторарезультатов,состоитобработкевпроведенииспектровугловогоэкспериментов,распределенияаннигиляционных фотонов и временных аннигиляционных спектров в рамкахстандартного подхода, а также с использованием нового подхода, предложенногов работе.9ГЛАВА 1.
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР1.1. Структура и свойства аморфных сплавовВ аморфном состоянии в твердом теле отсутствует дальний порядок врасположении атомов, однако, наличествует ближний порядок. Как результат,отсутствует анизотропия, дефекты кристаллического строения.
Аморфныеметаллические сплавы (АМС) – это неравновесные системы, более того, онидалеки от метастабильного равновесия. При нагреве аморфного металлическогосплава в области температур ниже температуры стеклования возникают атомныеконфигурации, не наблюдаемые в кристаллическом состоянии. Сплав переходит вметастабильное аморфное состояние посредством многостадийного процесса,включающего в себя изменения композиционного и топологического ближнегопорядка. В процессе структурной релаксации претерпевают изменения всеосновные свойства. Кристаллизация приводит к изменению свободного объема,вызывает скачкообразное изменение физических свойств, влияет на плотность,коэффициент диффузионной подвижности атомов, внутреннего трения, ивызывает изменения пластичности и микротвердости.
Характерной чертойаморфного состояния является обратимая зависимость степени упорядочениясплава от температуры в некотором диапазоне, что в свою очередь обусловливаетобратимое изменение температуры Кюри, прочности, твердости, транспортных имагнитных свойств [1], других физических свойств.Ряд исследователей указывают, что структура ближнего порядка аморфныхсплавов подобна ячейке близкого по составу химического соединения всоответствующих системах сплавов. Но, несмотря на интересные результаты,достигнутые с помощью современных экспериментальных методов исследования,атомная и электронная структура аморфных сплавов пока остается неизученной вполной мере.
В настоящее время активное применение нашли методымоделированиявычислительныхатомнойметодов,структурыаморфныхметодМонте-Карлосистемидр.припосредствеКомпьютерное10моделирование часто проводится на основе многогранников Вороного [2], чтопозволяетсоставитьЗначительноепредставлениеколичествоомоделейструктуреметаллическогоаморфнойструктурыстекла.используютпредставление о псевдослучайной упаковке атомов. Модели, полученные этимметодом, однако, приводят к неоднородным по плотности анизотропнымструктурам.МагнитнаяанизотропиявмикрообъемахферромагнитныхАМСвнастоящее время установлена экспериментально. Ферромагнитные АМС обычноизготавливаются из сплавов кобальта, железа или никеля с металлоидом илиметалломнеферромагнетиком.Можнонаблюдатьявлениемагнитногонасыщения, гистерезис. Возможно наличие в АМС магнитных доменов.Намагничивание АМС, как предполагается, происходит путем роста ипоглощениямагнитныхдоменовиизменениявектораспонтаннойнамагниченности.
Для магнитомягких аморфных металлических материаловиндукциянасыщениядостигаетсяпривесьмазначительныхвеличинахнапряженности приложенного магнитного поля (до (8-80) × 103 А/м). Модульспонтанной намагниченности падает по мере роста температуры и в точке Кюри(ТС) становится равной нулю. В аморфных ферромагнетиках наблюдается явлениемагнитострикции в результате диполь-дипольного взаимодействия междумагнитными моментами электронов. Аморфные металлические материалы снулевой магнитострикцией характеризуются высокой магнитной проницаемостьюи низкой коэрцитивной силой.
Существуют также сплавы с отрицательноймагнитострикцией. Магнитные свойства АМС подвержены влиянию условий ихизготовления и обработки. Важное значение имеет воздействие технологическихпараметров на магнитные свойства сплава – намагниченность насыщения,температуруКюри,магнитострикцию,коэрцитивнуюсилу,магнитнуюпроницаемость [1].Важными преимуществами аморфных металлических сплавов являются ихвысокие показатели твердости и прочности, а также пластичность и вязкостьразрушения. Вызывают интерес также их радиационная стойкость.
Эти значения11могут приближаться к теоретическим значениям для нитевых монокристаллов, вто время как поликристаллы имеют, например, модуль Юнга на порядок ниже. Влучших АМС на основе железа твердость превышает 1000 (Hv), а прочность –выше 4.0 ГН/м2 [3].Вработе[6]исследованхарактеризменениямикротвердостиметаллического стекла системы Co-Fe-Cr-Si от температуры отжига. В интервале750-950 К авторы наблюдали два выраженных экстремума, соответствующихповышению твердости до двойного значения. Первый экстремум твердости HVбылобнаруженпритемпературеотжиганижетемпературыначалакристаллизации. Его появление объясняется с использованием представленийтеории Мотта-Набарро. При кристаллизации металлического стекла, в ходезарождения и диффузии в объеме матрицы сплава нанокристаллических частицразличного размера, растут твердость и напряжение поля диффузии.
Известно,что появление кристаллической фазы приводит к существенному росту модуляЮнга металлического стекла. Важно отметить, что связь этой величины собъемной долей - линейная [3]. Коллективные процессы появления дальнегопорядка способствуют, в свою очередь, диссипации объемных дефектов,уменьшению свободного объема. При росте масштаба преципитатов твердостьначинает снижаться.
Второй максимум связан с сегрегацией преципитатов награницах зерен нанокристаллического сплава, образовавшегося в результатекристаллизации аморфного металлического сплава. Эти эффекты приводят квторичному упрочнению сплава, но на уровне более высоких температур. Приповышении температур отжига до диапазона 960-1103 К твердость снижается, чтосвязано, по мнению авторов, с продолжением процессов кристаллизации.Пластичность металлических стекол при нагреве снижается. В зависимостиот химического состава, это снижение может происходить при сравнительнонизких значениях температуры, задолго до температуры кристаллизации (вчастности, для сплавов на основе железа).Металлоиды типа бор, углерод, кремний и фосфор стабилизируютструктуру металлических стекол. Это связано с внедрениемметаллоидных12атомов в поры, расположенные в центрах полиэдров, образующих структуруатомов металла.
Атомы металлоида образуют ковалентные связи с атомамиметалла.После отжигов при температурах, меньших температуры кристаллизации,на рентгенограммах появляется размытый диффузный пик. Аморфное состояниепри этом сохраняется: данные электронографии и электронной микроскопии(вплоть до максимальных увеличений) не фиксируют начала кристаллизации [3].Наличие раздвоенного первого диффузного максимума в этих сплавах связано собластямисразличнымближнимпорядком.Наблюдаемыеизменениядифракционных спектров свидетельствуют о том, что при низкотемпературныхотжигах в сплавах происходит перераспределение компонентов, приводящее кзарождению центров кристаллизации с отличным от основной матрицы ближнимпорядком и, судя по всему, составом.Процесс двухстадийной кристаллизации металлических стекол [4] являетсяважным для практических применений АМС, так как на первой стадии частоформируются нанокристаллические структуры, приводящие к существеннойтрансформации физических свойств.Из сплавов, в которых процесс кристаллизации происходит в два этапа,наибольший интерес исследователей вызывает система железо-бор.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
