Аморфные материалы (835546), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Прим, ред2 Очевидно, что лучше сказать «кристаллоподобные кластеры». Прим. ред.а Чен на основе данных калориметрического анализа сформулировал оригинальные модельные представления об обратимых перестройках в релаксированной(после предварительного отжига в районе Tg) аморфной фазе, предполагающиепереход при нагреве «твердоподобных» объемов в «жидкоподобное» состояние.Важным элементом этой модели является концепция широкого распределениятемператур стеклования Tg (см.
библиографию в (401*)• Прим. ред.1094.2. ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ ПРИ НАГРЕВЕ4.2.1. Параметр изменения структурыИзменения аморфной структуры при нагреве уже описаны вгл. 3. Однако структурные процессы при нагреве сопровождаютсясоответствующими изменениями свойств, поэтому для возможноболее полного понимания процессов необходима выработка единого количественного описания структуры ближнего порядкааморфных фаз.Васэда i[4] предлагает выражать степень аморфности числомо10 А, отражающим регулярность ближнего порядка.
Если обратиться к рис. 4.3, то .видно, что величина rs соответствует прекращению осцилляций функции распределения g(r). Предлагаемыйпараметр указывает, во сколько раз rs больше кратчайшего межатомного расстояния гг:t = r s/ru(4.1)Величина rs зависит от точности определения £(/•), которая в данном случае полагается равной 1 ± 0,02. Для кристаллического состояния £ стремится к бесконечности; для газообразного — становится равной единице.
Для различных сплавов в аморфном и жидком состояниях величина £ принимает промежуточные значения.Так, для быстроохлажденных аморфных сплавов £ « 5 ,5 ± 0 ,3 , чтов 1,3 раза больше среднего значения £ для жидкого состояния,равного 4,1.Рис. 4.3. Схема, поясняющаяопределение параметра ближнего порядкаРис. 4.4. Связь меж ду изменениямипараметрастепениаморфности £ и ТТТ-диаграммой аморфного сплава PdsoSisoТаким образом, области ближнего порядка в аморфных сплавах в 1,3 раза шире, чем в жидкостях. Определение параметра £по формуле (4.1),конечно, не является строгим, но онодаетэффективную возможностьдлясравнительныхсуж дений о степени регулярности структуры ближнего порядкапри общей макроскопической неупорядоченности сплава.В качестве примера на рис. 4.4 [4] показана связь между степенью аморфности £ сплава Pd 8 0 Si 2 o и ТТТ-диаграммой.
Как видноно из рисунка, перед отжигом „ ПОаморфного сплава £ = 5 ,5 и во время отжига она плавно возрастает,приближаясь к линии, соответствующей началу кристаллизации, после чего внезапно резко увеличивается. Это говорит о том, что £ возрастает вследствие протекания предкриеталлизащионных процессов. Изменение величины £ при отжиге исоответствующие ему изменениясвойств показаны на рис.
4.5 [4].Спустя приблизительно 100 мин сначала отжига при 2 0 0 °С -£ резковозрастает. Видно, что это сопровождается уменьшением внутреннего трения Q~l и электросопротивления R при одновременном увеличе103 t,MUHнии твердости HV и плотности р.Изменения этих свойств могут бытьпараметраобъяснены увеличением степени р е Рис. 4.5. Изменениегулярности ближнего порядка. Они степени аморфности и свойстваморфного сплава Pd80Si o в завиотражают процессы, предшествую симостиот продолжительности отщие кристаллизации и связанные сжига при 200°С:релаксацией и нарождением класте Q-* — внутреннее треиие; R —ров. Однако роль этих процессов в электросопротивление; HV — твердость; р — плотностьформировании свойств еще не ясна.24.2.2.
Изменения свойств на стадиях,предшествующих кристаллизацииХотя при обычных методах наблюдения структурные изменения, предшествующие кристаллизации, выявить довольно трудно1,но о них можно судить по изменениям свойств. При этом наиболеезначительно меняются магнитные и механические свойства, в частности, положение точки Кюри и пластичность.Изменение температуры КюриПри нагреве ферромагнитных аморфных сплавов до температур ниже температуры кристаллизации обнаруживается повышение точки Кюри. На рис.
4.6 показана зависимость изменениятемпературы Кюри АТ с аморфного сплава Fe 2 7 Ni 6 3 Pi 4 B 6 от температуры отжига продолжительностью 2— 180 мин [5]. Точка Кюри постепенно повышается с ростом температуры отжига, начиная приблизительно от 100°С, и растет с увеличением продолжительности отжига. Например, при увеличении времени отжига до1 Имеютсяв виду дифракционныеметоды(см.
3. 3.). Прим. ред.113180 мин температура Кюри повышается почти на 20°С. Наиболеезаметно повышение точки Кюри при отжиге при 230°С; выше этойтемпературы точка Кюри снова снижается и при 380°С величинаАТс становится равной Д10°С при всех рассмотренных временах отжига. Как можно понять из этого рисунка, изменение точки Кюри является функцией времени отжига и эта зависимостьнаиболее сильно проявляется со стороны низких температур.АЪ'сТс,°с____________________ атс110-г50°с105 - 60мин100m n m пПГ-А 'о Ч95 i ' а Ц ч> *4 v500°С90 - 50 мин05 -т»0Рис. 4.6.
Изменение температуры Кюри аморфногосплаваFe 2 7 N i 5 3 P u Be в зависимости оттемпературы Т„ и времени отжига (цифры у кривых, мии)-- Закаленный сплав__________ 1_________500 t a,MUHРис. 4.7. Изменение температуры Кюри аморфногосплаваFear-NisaPuBe при термоциклироваиии по ‘ режиму:250°С,60 мии 300°С, 30 мин 250°С,60 мин ...Эгами [1] выдвинул предположение о том, что поскольку температура Кюри сплава существенно зависит от его химического состава, то ее изменения являются скорее следствием изменений вхимическом ближнем порядке (ХБП), чем в топологическомближнем порядке (ТБП), и они отражают процессы упорядочения атомов в пределах локальных областей.
Эгами полагает, чтоизменения ХБП происходят при более низкой температуре, чемв случае ТБП. Кроме того, в связи с тем, что при высоких температурах отжига образование ТБП предпочтительнее, чем образование ХБП, уже сформировавшийся ранее ХБП изменяется мало и АТс также становится малой. Весьма интересно, что изменения Тс происходят обратимо вслед за изменениями ХБП. Изрис.
4.7 видно, как при термоциклировании от 250°С до 300°С обратимо изменяется Тс [1]. Эффект обратимости Тс, по мнениюЭгами, указывает на то, что ХБП проявляется аналогично тому,как проявляется структурная обратимость при циклированииоколо температуры Tg.Величина изменений температуры Кюри при нагреве конкретных аморфных сплавов может быть существенно различна. Существуют сплавы, в которых Д7с очень мала, а также сплавы, вкоторых температура Кюри при нагреве понижается1.1 К последним сплавам, в частности, относятся безметаллоидные сплавыоснове кобальта (например, Co80CrmZrio) Прим■ред.112наИзменения пластичностиПластичность аморфных сплавов при нагреве уменьшается,причем это уменьшение в зависимости от химического составаможет начинаться при достаточно низких температурах по сравнению с температурой кристаллизации. Для выявления измененийпластичности обычно используют испытания на изгиб.
Изгиб ленточных образцов определяется максимальной деформацией, необходимой для их разрушения. Образецтолщиной t помещается между двумяпараллельнымипластинами,расстояние между которыми L. Д е формация*7 = t / ( L — t).( 4 . 2)При изгибе образцов с плотным,прилеганием пластин друг к другуРис. 4.8. Зависимость / от време« /= 1ни отжига t a при 300°С аморфныхНа рис. 4.8 приведено изменениесплавов на основе Pd, Ni, Со, Fe:величины еf при отжиге различных1 — Pdso S i o;— N i S i B17;аморфных сплавов при 300°С [ 6 ].3—CSiB10;4—F e Sijo B ^;Видно, что в сплавах железа разру5 — F eso P Cшение наступает уже «а раннихстадиях отжига, а в сплавах палладия, никеля и кобальта даже при Ta °cе = 1 разрушения не происходит. Изсравнения ТТТ-диаграмм, приведен m - — ^ных на рис. 4.9—4.12, можно видеть,что в сплавах Fe 8 0 P i 3 C7 и Fe 7 8 SimB I 2 jso —кристаллизацияпроисходит уже■>при низких температурах и охруп 300чивание начинается при непродолЦ05жительном отжиге [ 6 ].
Напротив, 25010l10310* ta,MUHв сплаве С0 7 5 Si^ Вю охрупчиваниенаступает одновременно с образоРис. 4.9. Кристаллизация аморфванием фазы MS-I, представляю ногосплава Fe oP C и зависищей собой кристаллы кобальта, а мость е/ (цифры у кривых) отсплавNi 75 Si 8 В 17 охрупчиваетсятемпературы Га и времени ta отжига:при выделении фазыM S-П. Эти/ — аморфная фаза; M S-I метаэффекты могут навести на мысль остабильныекристаллы«-Fe;том, что только в сплавах на основеM S-II — метастабильные кристалжелеза охрупчивание предшествуетлы Fe C;S S — метастабильнаякристаллизации1.кристаллическая о. ц.
к. фаза82275157/-_/^1137^878Ч8L0 7 5>13731 Высокимсопротивлением охрупчиваниюобладаютбез металлоидныеаморфные сплавы, в частности, интересные в практическом отношении магнитномягкие сплавы с Я » ж 0 типа COgo-Mm Zr 1 0 (М — переходный металл). Прим,ред.1137/Явление охрупчивания аморфных сплавов впервые было обнаружено на сплаве Fe 4 0 Ni 40 Ё ] 4 В 6 и считалось, что оно вызваноналичием фосфора, так как было найдено, что поверхность разрушения обогащена фосфором [7]. Однако Масумото и Кимура[6 ] показали, что сплавы Fe— Si—В,не имеющие фосфора, также хрупкие.
Охрупчивание является отли^Ж>-Ечительным свойством аморфныхШсплавов на железной основе1. При<*WX4чиной охрупчивания является обрат\зование в аморфной фазе перед*к \ - s\ \кристаллизацией зародышей с о. ц. к.V \350структурой12. Те же исследователи/4Е\полагают,что внутри выделившейNзооч ^ся в аморфной структуре о. ц. к. фа1Qюгю3 10* зы имеются области плотной упаtg,MU№ковки с г.
ц. к. и г. п. структурой,которые частично повышают пластичность. Чен [8 ] и Нака [9], изучаяРис. 4.10. Кристаллизация аморфного сплава FergSiioB^ и зависизависимость охрупчивания от сомостьпредельногоудлинениядержания неметаллических элемен(цифры у кривых) от температутов в сплавах на основе железа,ры и времени отжига:обнаружили, что явление охрупчиI — аморфная фаза; II — кристалвания свойственно железным сплалическая о.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
