Аморфные материалы (835546), страница 26
Текст из файла (страница 26)
3.55).Рис, 3.55. Анизотропия малоуглового рассеяния в электролитически осажденномаморфном сплаве Со — 22% (ат.) Р [66]:а — схема съемки малоуглового рассеяния; S — образец; 20 — угол рассеяния;ер — угол поворота образца;б — зависимость малоуглового рассеяния от величины вектора рассеяния и угла ф;в — модель анизотропной микроструктуры; 1 — рассеивающие области; 2 — фон;3 — направление, перпендикулярное поверхности ленты; 4 — до отжига; 5 — после отжигаАналогично, в работе [67] указывается, что в полученной напылением в аргонной атмосфере пленке аморфного сплава Gd—Сосуществует анизотропия колебаний химического состава, а такжеанизотропия, связанная с зарождением и ростом пор.
Поэтому ужев пределах субмикрообластей структура сильно анизотропна.105При исследовании аморфных лент, полученных быстрой закалкой жидкости во многих случаях не наблюдается высокая интенсивность малоуглового рассеяния. В недавно проведенном исследовании [ 6 8 ] аморфной ленты Pd 8 oSi2o толщиной 0 , 1 мм, полученной закалкойжидкости, методами малоуглового рассеянияпоказано, что существует значительная разница в интерференционных функциях S (Q ), начиная со второго пика и далее в областибольших Q, для двух направлений векторов рассеяния Q, параллельных и перпендикулярных поверхности пленки (рис. 3.56). Ваморфной ленте Pdst»Si2o в зависимости от направления векторарассеяния различается также и степень правильности ближнегоРис. 3.56. Анизотропия S (Q) быстрозакаленного аморфного сплава PdsoSiai [68]:1 — счетчик с диапазоном измерения углов рассеяния 150°порядка.
Это, как полагают, следует из того, что ширина пиковпри Q, параллельных поверхности ленты, но направленных вдольее ширины и длины, различается. В нервом случае ширина пиковбольше, чем во втором.Авторы [60] построили модель ближнего порядка аморфногосплава Pd— Si, используя СПУ-структуру, составленную из жестких сфер двух разных диаметров, и показали, что анизотропияпарциальной парной функции распределения, соответствующейсвязи Pd— Si, при структурной релаксации большей частью исчезает, и структура становится изотропной. Албен с сотр. ![69], исходя из модели СПУ-структуры Беннета '[70], в центральной частикоторой содержалось 890 атомов, рассчитали связь между интенЩ6сивностью рассеяния и координатой первого пика структурногофактора 5 (Q) и показали наличие сильной зависимости интенсивности рассеяния от направления (рис.
3.57). Они считают, что анизотропия интенсивности рассеяния в СПУ-модели свидетельствуето наличии в структуре периодически повторяющихся атомных слоев. Эти слои показаны штриховыми линиями в модели СПУ-структуры на рис. 3.58 [71,].Рис. 3.57. Ориентационнаязависимость интенсивности рассеяния, соответствующей первому максимуму интерференционной функции в моделиСПУ-структуры [69]Рис.
3.58. Атомные конфигурации с дальним порядком (атомные слои) в модели структуры СПУТС [71]Г л а в а 4.ТЕРМИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬСтруктура аморфных сплавов вследствие принудительного «замораживания» жидкости является неравновесной, поэтому для того,чтобы использовать свойства этих металлов, необходимо знать,каким образом происходит процесс стабилизации аморфной структуры. Кроме того, надо достаточно хорошо понимать, как управлять этим процессом. Настоящая глава посвящена вопросам стабильности структуры аморфных фаз и стабильности свойств.
Речьпойдет также о процессе кристаллизации.4.1. ЯВЛЕНИЯ, ПРОИСХОДЯЩИЕ ПРИ НАГРЕВЕ АМОРФНЫХ МЕТАЛЛОВВыясним, используя в качестве иллюстрации рис. 4.1, какие явления происходят при нагреве аморфных фаз. Как уже говорилосьв гл. 2 и 3, переохлажденная жидкость, получаемая в ходе закалкииз жидкого состояния, может представлять собой аморфное вещество, т. е. стекло. Однако при комнатной температуре в зависимо107сти от скорости охлаждения закаленные фазы находятся в различных структурных состояниях, т. е. имеют разную структуру.
Изрис. 4.1 видно, что возникающие в ходе быстрого и замедленногоохлаждения, соответственно аморфные фазы GF и Gs различаютсяпо структуре. Первая имеет высокую температуру стеклованияTg и больший объем, а вторая — низкую температуру стеклования ТаSsи меньший объем. Полагают, что металлы и сплавы, ко-торые в отличие от силикатных стекол типа S i0 2, аморфизуютсяпри скоростях охлаждения выше102 — 103 К /с, ©осле закалки находятся в состоянии GF. При увеличении скорости охлаждения температура стеклования Tg повышается.(Выше этой температуры веществонаходится в жидком состоянии (переохлажденная жидкость).
Такимобразом Tg является температуройпревращения стекло ^ж идкость.При нагреве происходит изменение фазы Gp так, как показано нарис. 4.1. Вначале, при температуреTR, структура из состояния Gp переходит в стабильное состояние Gs.Рис. 4.1. Изменениеобъемапри нагреве аморфной фазы:Это явление носит название струк1 — быстроохлажденная фаза;турной релаксации. Структурные2 — медлеиноохлаждеииая ф аизменения, происходящие в ходеза; 3 —кристаллическая фаза;этогопроцесса, подробно описаны4 — переохлажденнаяж идвыше (см. гл.
3). Говоря кратко1, некость; 5 — жидкостьстабильные атомные конфигурации,возникающие в момент аморфизации при закалке, переходят ,встабильные конфигурации посредством небольших атомных смещений, в результате чего уменьшается свободный объем, и, следовательно, также уменьшается и общий объем. Существенно то, чтоструктурная релаксация необратима. Отметим также, что смещения атомов в процессе структурной релаксации меньше межатомных расстояний и происходят они в локальных областях.Кроме того, при достаточно высоком нагреве появляется возможность для перемещения атомов на большие расстояния (диффузия) и начинается процесс кристаллизации. На рис. 4.1 началокристаллизации соответствует температуре Тх.
Видно, что приэтом объем резко уменьшается1. В большинстве аморфных сплавов кристаллизация начинается ниже Tg (линия НА), но аморфноесостояние еще стабильно, так как кристаллизация заканчиваетсявыше температуры Tg (линия HR). Например, на рис. 4.2 показана зависимостьудельнойтеплоемкостиаморфного сплаваPd48>Ni32P2o от температуры (скорость нагрева 20 К /с). При нагре1 Величина этого уменьшения обычно не превышает нескольких процентов.Прим. ред.108ве закаленного сплава и достижении температуры ~ 3 8 0 К происходит эндотермическая реакция, а выше 560 К идет экзотермическая реакция1. Первая температура является температурой стеклования, вторая — температурой кристаллизации.Рис.
4.2. Температурные зависимости удельной теплоемкости СРаморфного сплава PcUsNiazPao:1 — после быстрой закалки; 2 —отжига при 500°С; 3 — кристаллизацииПревращения, происходящие при нагреве аморфных сплавов,можно грубо разделить на два типа: структурную релаксацию икристаллизацию. Однако в реальных сплавах структурные изменения при нагреве весьма разнообразны и их нельзя свести к этимдвум типам превращений.
Эгами [1], рассматривая структурнуюрелаксацию, предложил учитывать следующие три типа структурных изменений в. аморфной фазе.1. Значительное уменьшение свободных промежутков в структуре (свободного объема).2. Геометрический (топологический) ближний порядок (ТБП).3. Химический ближний порядок (ХБП).Изменения, соответствующие типу 1, являются одним из процессов структурной релаксации. Полагают, что структурные изменения 2 и 3 предшествуют кристаллизации.
Например, как показал Масумото [2], перед кристаллизацией возникают небольшиекристаллические кластеры12, соответствующие процессу типа 2 , афазовое расслоение, обнаруженное Ченом3 [3], как полагают,соответствует процессу типа 3.Таким образом, поскольку, вероятно, процессы, происходящиепри нагреве, сложным образом накладываются друг на друга, разделить их довольно трудно и в настоящее время еще нет ясногопонимания всех явлений, связанных с нагревом аморфных металлов.1 Обычно графики, подобные показанным на рис. 4. 2, представляют втаком виде, чтобы при эндотермической реакции теплоемкостьвозрастала, апри экзотермической реакции — уменьшалась.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
