Аморфные материалы (835546), страница 10
Текст из файла (страница 10)
После 1970 г. появились многочисленные разработкиаморфных сплавов, были открыты многие другие их интересныесвойства. Так, в 1974 г. были обнаружены сверхвысокая коррозионная стойкость [7] и высокая магнитная проницаемость [8, 9]аморфных сплавов. Сегодня эти новые материалы из мечты превратились • в реальность.Нужно отметить, что исследования аморфных металлов вносятбольшой вклад в науку о металлах вообще. Сегодня уже оформилась своеобразная отрасль исследований — металлургия аморфныхметаллов.
Это отражено на рис. 1.1., где видно, что с 1975 г. наблюдается значительный рост числа научных публикаций. Вначалеэти исследования были сосредоточены в США и Японии, затем онираспространились на Великобританию и другие страны Европы,Советский Союз, КНР, и в настоящее время практически во всехпередовых странах энергично ведутся работы по изучению аморфных металлов. В августе 1981 г. в Японии (Сендай) проходила IVмеждународная конференция по быстрозакаленным металлам, в26)Т а б л и ц а 1.1. История изучении аморфных металловГод19601962196519671968Основные сплавыАи — Si—Pd — SiFe — Р — С(Fe, Co, N i)— P— В1972Плазменноенапыление CdCo1973—1974M etglas(P — В — Al,СШ А), ширина5 мм1975(Fe, Co, Ni) —— Si — В19791980Метод молота и нако Теория аморфизациивальниПолучениеаморфныхферромагнитных сплавовСо — Аи—' —Аморфные полупроводникипрочность иЦентробежная закал Высокиевозможностька, прокатка расплава вязкость,деформирования19711978Результат исследованийМеталлизация, напы Теория аморфного магнеление, метод выстре тизма, высокое электроливаниясопротивление(аморфные пленкиAsTe)Cu-nZr, Nb—Ni19691977Метод получения—1ВысокоскоростноенапылениеПузырьковаяструктурадоменнаяМатериалы для демпфирования звуковых воликоррозионнаяЭкструзиярасплава, Высокиестойкость имагнитнаязакалка на дискепроницаемость—Сверхпроводимость, высокаямагиитострикцияAmometЛазернаяобработка Инвары и элинварысварка(сплавы c Si и В, поверхности,Япония), ширина взрывом50 мм(Fe, Со) — В;Fe— (Сг, Мо,W) — С—Устойчивость против облучения, низкие потери всердечникахM g — Zr; Са — Mg Вытягивание волокониз вращающегося барабана(Fe, Со, Ni) — Zr;(Fe, Co, Ni) — HfМетод кавитации(порошки)Адсорбаты водорода, катализаторыкоторой приняли участие ученые из 25 стран.
Было сделано 416 докладов. Тематика этих докладов в процентном отношении приведена ниже, %:Магнитные с в о й с т в а ............................................................ 25,2Стабильность и к р и ст а л л и за ц и я ................................18,5Технология получения ( 1 4 , 9 % ) .......................................14,927Структура . .
......................................................................... 13,0Электрические с в о й с т в а ................................................8,2Быстрозакалеииые кристаллические фазы . . .7,2Механические с в о й с т в а ................................................5,0Абсорбция в о д о р о д а .....................................................4,0.Химические свойства ......................................................4,0Видно, что исследования аморфных металлов охватывают широкий круг проблем; структуру, механизмы образования, стабильность структуры, механизмы диффузии и кристаллизации, электрические, магнитные, механические, химические свойства, технологиюполучения и применение аморфных металлов.В табл. 1.2 приведены области практического приложения техсвойств аморфных металлов, которые изучены уже достаточно подроблю.
Наибольшее внимание здесь привлекают магнитные сплавыкак материалы для сердечников трансформаторов, магнитных, головок, линий задержки, магнитных фильтров и т. д. Некоторые изэтих материалов еще находятся в стадии разработки, другие ужеактивно используются.Т а б л и ц а 1.2. Свойства аморфныхметаллических материаловСвойства,и их значениеПрименениеВысокая прочность, высокая вязкостьАрмирующие, комбинированные материалы, пружины, режущий инструментВысокая коррозионная стойкостьЭлектромагнитные фильтры, электродные материалыВысокая магнитнаяния, низкие потерииндукция насыщеСердечники трансформаторовВысокая магнитная проницаемость, низкая коэрцитивная силаМагнитные головки н экраныВысокая магнитострикцияМагиитострикционные вибраторы, линии задержки, датчики деформацийВысокое электросопротивление, нулевойЭталонное "сопротивлениетксПостоянство модулей упругости и температурного коэффициента линейного расширенияИнварные иэлииварные материалыСверхпроводимостьДатчики уровня и термометрыгелиевых температурПоверхностная активностьКатализаторы, абсорбционныериалыДругие свойстваАбсорбаты водорода, фильтрыдляматеВ последнее время вышло несколько специальных книг, посвященных аморфным металлам [10— 15].
Наряду с ними предлагаемая книга будет способствовать более глубокому пониманиюпроблем, связанных с этой отраслью науки и техники.28Гла в а 2МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯАМОРФНЫХ СТРУКТУР2.1. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ...МЕТОДОВ ПОЛУЧЕНИЯ АМОРФНЫХ МЕТАЛЛОВВ настоящее время известно довольно большое число способов, позволяющих получать аморфные металлы и сплавы [1—5]. Основные процессы получения аморфного (стеклообразного) состоянияметаллов можно описать схемой, приведенной на рис. 2.1. Равновесные обратимые процессы изменениясостояния металлов, аименно, газжидкость, жидкостькристалл, газ -<— »■кристалл показаны сплошными стрелками. Получение аморфного состояния связано с 'неравновесными процессами. Эти изменения состояния металлов даны на рисунке штриховыми стрелками. Такимобразом методы получения аморфных структур могут быть отнесены к одной из следующих трех групп: 1) осаждение металла изгазовой фазы; 2) затвердевание жидкого металла; 3) введение дефектов в металлический кристалл.Рис.
2.1. Методы получения аморфных металловНапример, в качестве методов, относимых к первой группе,можно назвать следующие: вакуумное напыление, распыление ихимические реакции в газовой фазе. Ко второй группе относятсяразличные методы закалки из жидкого состояния. К третьей группе можно отнести методы облучения частицами поверхности кристалла, воздействия ударной волной и ряд других. Имеется такжееще одна особая группа методов, которые можно было бы с известными оговорками отнести к первой группе.
Речь идет о методахэлектролитического осаждения аморфных пленок из растворовэлектролитов, главным образом водных растворов. Характеристики различных методов получения аморфных структур представлены в табл. 2.1. Ниже мы в общих чертах дадим описание этих методов.29Т а б л и ц а 2.1. Методы получения аморфных металловФорма образцаМетодАморфнзнруемые составыГазообразные металлыИонное осаждениеСверхтонкая пленкаFe, Ni, Mo, W...(1 0 -4 — 1 0 -2 мкм)Тонкая пленка (Ю*-2— Сплавы типа: РЗМ — металл, металл — металл,— 10-1 мкм)металл — металлоидРаспыление:с низкой скоростьюс высокой скоростью( ~ 1 мкм/мии)Химические реакции в газовой фазеТо жеТо ж е .Толстая пленка (несколь То жеко миллиметров)SiC, S iB , S iN , .
. .То ж еВакуумное напылениеИонизированные металлыМеталлизация(электроли- Толстая пленкатическая и химическая)(несколько миллиметров)N i—Р , Co—P , Fe—Р ,N i—В, Co—W, Fe—W,Cr—W , F e—Mo, . . .Жидкие металлыЗакалка из расплава (метод Тонкие пластинки (иес- Сплавы типа:выстреливания, метод моло колько сот миллиграмм)металл — металлоид,та и наковальни, экстракметалл — металл.'ция расплава)РЗМ — металлЦентробежная закалкаТонкая лента (ширина Т о ж е~ 5 мм)Закалка на дискеТонкая лента (ширина— 100 мм)»Прокатка расплаваТонкая лента (ширина~ 10 мм)»Распыление расплава (спрей- Порошок>метод)»»Кавитационный метод»Распыление расплава вращающимся дискомЭлектроразряд в маслеЭкструзия расплаваТонкая проволока>Вытягиваниеволокон извращающегося барабанаВытягиваниерасплава в»»Устеклянном капилляре2.1.1. М етод вакуумного напыленияМетод вакуумного напыленияуже довольно давно используется для изготовления аморфных пленок простых металлов и некоторых сплавов.
Суть метода состоит в следующем. Металл илисплав нагревают в вакууме (обычно1 10~3— 10-4 П а), при этом с1ПредпочтительнееПрим. ред.30являетсяболее глубокийвакуум(10~6 — 10~* П а).его поверхности испаряются (сублимируются) атомы, которые затем осаждаются на массивную охлаждаемую плиту-подложку. Длянагрева образца применяются печи сопротивления, высокрчастотные индукционные печи, электронный луч, а в качестве подложкииспользуют стекло или сапфир. Напыляемые атомы металла в вакууме движутся прямолинейно, сталкиваются с подложкой и «прилипают» к ней. При этом, однако, на подложку попадают и атомыгаза (например, кислорода), которые неизбежно присутствуют ввакууме, в результате эти атомы будут присутствовать и в напыляемой пленке, поэтому ее свойства оказываются существенно зависящими от степени вакуумирования и наличия остаточного газатого или иного сорта.При изготовлении аморфных пленок методом вакуумного напыления обычно необходимо поддерживать температуры ниже комнатных.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
