Аморфные материалы (835546), страница 18

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 18)

3.6. Измененияпарнойлеиной напылением при сверхнизкихфункции распределения g(r) в температурах [7], и жидкого железазависимости от температурыпр.и температуре непосредственно надпри охлаждении жидкого аргоr. „гJr£пна со скоростями 1012— 1013 К /сточкой плавления [8 ].. Положения[Q]первых пиков g (г) аморфной пленки ижидкого металла практически одина­ковы, однако в первом случае пик значительно острее. Кро­ме того, в отличие от жидкого железа, второй пик g(r) аморф­ной пленки распадается на два, имеющих различную высоту.Что касается третьего и последующих пиков функции g(r) аморф-Рис.

,3.7'. Интерференционная функция S (Q ) и парная функция рас­пределения g(r) аморфной железной пленки (Г) [7] и жидкогожелеза при 1560°С (2) [8]62ной пленки, то они значительно смещены в сторону больших зна­чений г относительно пиков, соответствующих жидкому железу, адекремент затухания их осцилляций мал. По-видимому, представ­ленная на рис. 3.7 функция g(r) аморфной пленки не соответству­ет чистому аморфному железу, поскольку обычно в аморфных плен­ках, изготавливаемых напылением, присутствуют заметные коли­чества примесей кислорода и азота.

В случае же быстроохлажденного жидкого аргона значения g(r), рассчитанные на ЭВМ, хоро­шо совпадают с экспериментальными данными (рис. 3.6).Рис. 3.8. Парная функция распределения g(r) [9]:а — аморфная железная пленка (эксперимент); б — нике­левая аморфная пленка (эксперимент); в — о. ц. к.; а —г. ц.к.; д — г. п.; е — о. ц. т.; ж — А-15; з и и — СПУТСАнализ координат пиков g(r) показывает, что аморфное состо­яние существенно отличается от жидкого состояния даже вблизиточки плавления, не говоря уже о классических г-, ц.

к. и о. ц. к.кристаллах. На рис. 3.8 показано сравнение функций g(r) дляаморфных железных и никелевых пленок, полученных напылением,с g(r) для различных кристаллических структур1 [9]. В табл. 3.2приведены значения координат всех пиков g(r), начиная со второ­го, в отношении к координате первого пика rnl<ri (п — порядковыйномер пика). Видно, что для аморфных структур характерно отно­шение Гч1г\= 1,6-т-1.7.1 Следует обратить внимание читателей, чт,о функция g(r) для кристалли­ческих структур — это не .результат эксперимента, а расчетные данные, очевид­но, полученные для моделей су&микроскопических частиц.

Прим. ред.63Аморфный сплавsb.N1F e 9 l B9Р е89ВцТеАи77,8^е 13,8^8,4Ве 8 зВ ^ 7^ е41,5^141,5В 17CO7 5 SI 1 5 B1 0GeF e 7 9 S ii 0 B1iN i 7 5 SisB i 7F 6 8 0 P 1 3 C7PteoNll5P25Pd82Siig^ '62,4^37,6P^77,5^u6^16,5Pd4oNi4„P201725162815997236291448135213931210141913401258875107114421015916T g n x ), КТ а б л и ц а 3.1.

Температура плавления Тт, температура стеклования Тg, тем­пература кристаллизации Тх и критическая скорость охлаждения Rc сплавов,аморфизируемых при закалке из жидкого состояния(425)(600)(640)(290)293760720785(750)818782736500657945653602КоэффициентыуравненияФогеля — ФулчераXbebn15b.(1300)(1028)(959)(433)366688■632608(460)601558522375414497362314Оsb,bob.0 ,2 50 ,3 70 ,4 00 ,4 00,470 ,5 20 ,5 30 ,5 60,620 ,5 80,580 ,5 90 ,5 70,610 ,6 60 ,6 40,66•По.кПа-св, Кг„, К2 ,014,18,530 ,1 347004635462537902955135151983 ,33,782,8718,31,92,532 ,2 55,316,320,492 ,5 71,5463045004190193045054280460035603730538038203600638601675700701670616405557810553509о?3,0-101°2 , 6 - 1073 , 0 - 1073 , 2 - 10е7 ,4 -1 0 51 ,0 - 10е3 , 5 - 1053 , 5 - 1055 , 0 - 1051 ,8 - 1051,1 -1 0 52 , 8 - 1044 - 1031 ,8 - 1031 ,4 - 103320120Т а б л и ц а 3.2.

Координаты пиков г п1ъ парной функции распределения g( r)для жидкого, аморфного и кристаллического состояний и коэффициент заполне­ния Г]ПоказателиЭксперимент:аморфная железная пленка (напыле­ние, Итикава, 1973 г.) . . . . . .жидкое железо (Васэда-Отани, 1974 г.)Модели структуры СПУТС:Финнея (1970 г.).Садока и др. (1973 г . ) .....................Ямамото и др. (1979 г . ) .....................Кристаллические структуры:Гг!г1Гз/Г,Г4 /Г1ч-1,671,851,96—2,512 ,7 3—1,731,661,662,002,001,972 ,6 52,602,480,6370 ,5 20,661,411,151,731,632 ,0 01,910,740, 683.2.

ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ БЛИЖНЕГО ПОРЯДКАВ АМОРФНЫХ СПЛАВАХ3.2.1. Парная функция распределенияи интерференционная функцияПарная функция распределения для жидкого и аморфного ме­талла g(r) может быть получена в экспериментах по дифракциирентгеновского, нейтронного или какого-либо другого излучения сдлиной волны порядка межатомного расстояния (см.

3.1.3). В этомслучае интенсивность когерентного рассеяния рентгеновских лучейили нейтронов ICOh(Q) на образце; содержащем N атомов, можетбыть выражена какNNIeoh (Q) = < 2 2 b‘ bi ехР {< Q ( п — п ) ) > ./= i / = l(3*12)где < . . . > — усреднение по времени; bi(bj) и ri(rj) — соответ­ственно амплитуда рассеяния излучения и величина вектора,описывающего положение i(j)- того атома; Q — вектор рассеяния.При упругом рассеянии на изотропном образце жидкого или аморф­ного металла | Q | = Q = (4яД) sin 0.Как видно из рис. 3.9, излучение с длирой волны X и волновымчислом |&о| = 2 л Д рассеивается под углом 20. Волновое число рас­сеянного излучения \k\m2ii[X и изменение импульса при рассея­нии й Q= f i ( k — ko)Icoh(Q) являются функциями Q.тально величина Q определяетсячерез X или 20.

Если посредствоммонохроматизации обеспечиваетсяпостоянная длина волны излучения,то ICoh{Q) определяется как функ­ция угла рассеяния 20. Другой спо­соб, который в последнее время на­ходит все большее применение дляисследования жидких и аморфныхвеществ состоит в изменении дли­ны волны X, при этом учитываетсяэнергия непрерывного белого излу­чения: при фиксированном угле 20изменяется X и по спектру энергииможно судить об изменении Q.Для жидких и аморфных метал­Эксперимен­Рис.

3.9.Схемаизмеренияв экспериментах подифракции:1 — падающий луч; 2 — обра­зец; 3 — регистратор падаю­щего излучения; 4 — рассеян­ный луч; 5 — вектор рассея­ния; 6 — счетчикIeoh (Q)лов, после усреднения величин Q и/"г — rj=rij по углам, выражение' (3.12) можно упростить следующим образом.NIcohiО)N■г2= 1 2/=1 *sin Q ГцQга( 3. 13)Здесь /"jj = | /■{j | = | /"j — гj \. Выражение (3.13) известно как форму­ла Дебая. Можно считать, что в образце, имеющем N атомов, ам­плитуда атомного рассеяния одинакова для всех атомов. Если счи­тать, что bi = bj —b, то (3.13) преобразуется в3 Зэк.8076аsin Q rg \Ieoh (Q) = Nb*Q rti(3 .1 4 )/•Здесь под 2 ' подразумевается суммирование по всемза исклю­чением Гц = 0.Теперь, если расстояние между данным атомом и начальнойточкой г определить через функцию g(r), то в (3.14) сумму можнозаменить интегралом, и тогдаi-coh (Q) = т 212+ J 4 я г2 Ро g(r)о=N Ь2sin Q г+ j 4 я г2 ро j g (г) — 1Qrsin Q г(3 .1 5 )Qr4 я г2 роsinQ гQrdz(3 .1 6 )о(Поскольку объем образца много больше объема атома, то ин­теграл берется по всему образцу (0, оо).

Здесь ро — средняя плот­ность. При Q = 0 сомножитель в квадратных скобках превращаетсяв функцию б (Q), вклад которой в интенсивность экспериментальноопределить невозможно.h o h ( Q ) — интенсивность рассеянного излучения, которую можно измерить экспериментально. Если определить интерференцион­ную функцию S(Q) какS (Q) = Ieoh (Q )/N ft2,(3 .1 7 )то из (3.16) можно получитьs (Q) = 1 + J 4 я г2 р0 {g (г)оsin О г'~оГdr.(3 .1 8 )Равенство (3.18) является основной формулой, связывающейизмеряемую непосредственно в дифракционных экспериментах ин­терференционную функцию S(Q) с парной функцией распределе­ния g(r). Функцию S(Q) часто также называют структурным фак­тором.

Реально сначала определяют функцию S(Q)j по которойможно затем различным образом найти g(r) :g(r) = 1 + —100------- { { S ( Q ) ~ l ) Q s m Q r d r .2 я 2 po r J(3 .1 9 )Представим атом, находящийся в некоторой начальной точке,сферой радиусом г, ведя отсчет от ее геометрического центра. Рас­пределение плотности атомов, находящихся на внешней поверхно­сти этой сферы, определяется как функция радиального распреде­ления (ФРР) и равно 4ar2p0g(r).При экспериментальном определении интенсивности рассеянно­го когерентного излучения используются многочисленные доволь­но сложные поправки. Кроме того, погрешность при определенииS(Q) накладывается на погрешность, связанную с некоторой не­определенностью области интегрирования по Q, что безусловно66влияет на ошибку определения g(r).

Требование высокой точностиопределения g(r) отнюдь не означает, что эта точность легко дости­жима. Тем не менее определенный опыт проведения эксперимен­тальных процедур уже накоплен.3.2.2. Изучение локальной структуры аморфных сплавовпутем определения парциальных функций рассеянияСтабильные аморфные сплавы, получаемые в настоящее времяохлаждением с максимально возможной скоростью, представляютсобой сложные многокомпонентные системы.

Д аж е в наиболеепростых бинарных сплавах типа А — В существуют три типа парныхкорреляций между компонентами: А — А , А — В и В — В.Для правильного представления структуры аморфных сплавовнеобходимо провести разделение по всем парным корреляциям техвеличин, которые были измерены экспериментально. Интерферен­ционная функция S ( Q ) двухкомпонентного сплава, определеннаяв экспериментах по дифракции; равна5= < - £ ^ 2 { СА &А S A A(Q)+ 2 с А с В ЬА ЬВ S A b ( Q ) + СВ5 Вв(@ )} ’ ( 3 .2 0 )где Ь а и Ьв — амплитуды когерентного рассеяния атомов А и В,и св — атомныеконцентрации компонентов Л и В \ -< & > =Са= С А ^А + Св&В-В выражении (3.20) определенная экспериментально интерфе­ренционная функция представлена как суперпозиция парциальныхинтерференционных функций S a a ( Q ) , S A b ( Q ) и S Bb ( Q ) по типампарных корреляций между компонентами: Л—А , А — В и В — В.Поэтому, если определить S ( Q ) трех Л— В сплавов одинаковыхсоставов, но с разными величинами ЬА или Ьв , то в принципе мож­но получить систему трех уравнений, решение которой даст значе­ния парциальных структурных факторов.Если говорить о рассеянии нейтронов, то здесь наиболее рас­пространенным методом является метод изотопного замещения,посредством которого удается изменить ЬА или Ьв ■ В этом методеиспользуется то обстоятельство, что соответствующие специальныеизотопы (7Li, 113Cd, l57Gd и т.

д.) дают различное рассеяние. По­скольку эффект различия в рассеянии гораздо более ярко выражендля нейтронов, чем для рентгеновского излучения, то при приме­нении нейтронного рассеяния можно ожидать высокой точностирезультатов. В частности, на ферромагнитных аморфных сплавахудается разделить парциальные структурные факторы, используямагнитное рассеяние при поляризации нейтронов.Р азл и чи е в р ассеиваю щ ей способности атомов м ож ет так ж е и с­пользоваться и в случае рентгеновской ди ф рак ц и и 1. Величины ЬАи Ьв могут изменяться при изм енении типа излучения. П оэтом у1 В тексте оригинала сильные различия в рассеивающей способности атомов(т.

Характеристики

Список файлов книги