Аморфные материалы (835546), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

: .............................................................................308Дополнительный библиографический с п и с о к ....................................327Предметный указатель................................................................................................3287ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУИЗДАНИЮАвторы книги, хорошо известные в своей области специалисты, подводятитоги развития мировой науки об аморфных сплавах, в том числе достиженийяпонской научной школы.

Поэтому при чтении книги не следует забывать, чтов ряде случаев она ориентирует на достижения японских исследователей. Одна­ко четкое изложение проблемы аморфных сплавов с позиций авторов представлиет несомненный интерес, поскольку это дает материал длясопоставлений,анализа и выработки оптимальной стратегии дальнейших исследований и прак­тического использования аморфных сплавов. Главное состоит в том, что авторыуспешно решили поставленную задачу — дать целостное представление о пробле­ме аморфных материалов как с позиций чисто научной значимости, так и спозиций ее роли в дальнейшем развитии научно-технического прогресса. В этом —одна из важных заслуг авторов.Целостное представление складывается потому, что авторы сумели в сжатойформе изложить и обсудить все вопросы научного и практического характера,связанные с данной проблемой, а именно: методы получения и условия образо­вания аморфных сплавов; атомную и электронную структуру; процессы струк­турной релаксации и кристаллизации; физические, механические и химическиесвойства аморфных сплавов и возможные области их применения.

Таким обра­зом, в книге отражены служебные свойства аморфных сплавов и технологияих получения, а также обсуждается одна из фундаментальных и далеко не ре­шенных до конца задач физики конденсированного состояния — проблема одно­значного физического онисания неупорядоченных металлических систем.. Следует отметить высокий научный уровень книги «Аморфные металлы».Хотя проф. Ц.

Масумото в предисловии и отмечает, что авторы пытались изло­жить материал в несколько упрощенной форме, но это, по нашемумнению,сделано вовсе не за счет научного уровня.Кинга вызовет несомненный интерес советских ученых и инженеров. Вопросыструктурообразования и фазового равновесия при затвердевании металлическихрасплавов в условиях быстрого охлаждения давно интересовали советских ис­следователей [1, 2, 6, 19]*. Следует также вспомнить новаторскую и ставшуюуж е классической работу А. И.

Губанова, посвященную теории аморфных фер­ромагнетиков, ссылка на которую имеется в книге «Аморфные металлы». Поэтомуширокий размах исследований аморфных металлических сплавов в СССР, вомногом был подготовлен традиционным интересом ряда советскихнаучныхшкол к метастабильным состояниям металлических систем, получаемых как прибыстром охлаждении расплавов, так и при осаждении паров [241]-*.Как известно, методом закалки расплава аморфное состояние в металличе­ских сплавах впервые было получено в 1960 г. (Дювез, Виллене и Клемент).Однако широкое признание аморфных металлических материалов в науке и тех­нике началось в начале 70-х годов, когда были разработаны высокоэффективныеметоды их получения в виде тонкой ленты или проволоки.

Стало ясно, чтопонятие «металлическое тело» уж е нельзярассматриватькаксинонимпонятия «кристаллическое тело», что с получением металлическоговешествав новом (аморфном) состоянии необходимо рассматривать два- существенноотличающихся по своей природе и свойствам класса металлических тел — крис­таллические и аморфные.Диаметрально противоположное атомное строение кристаллических и аморф­ных металлических вещ еств— в аморфном состоянии отсутствует дальний поря­док в расположении атомов, а следовательно, кристаллическая анизотропия идефекты кристаллического строения такие, как дислокации и вакансии, границызерен и блоков, двойники и дефекты упаковки — есть та первопричина, котораяобусловливает не только «разительное» отличие свойств этих веществ, но иуникальное, не характерное для кристаллических тел, сочетаниеразличныхсвойств в аморфных металлических материалах.Д ля аморфного состояния, которое можно рассматривать как предельный* Здесь и в примечаниях редактора русского издания звездочкой обозна­чены литературные источники из дополнительного библиографического списка.8случай термодинамической нестабильности для твердых металлических систем(на противоположном полюсе термодинамического состояния располагается без­дефектный кристалл), присуща как идеальная атомно-структурная однородность,обусловленная отсутствием перечисленных выше дефектов с высоколокализованной избыточной энергией, так и идеальная фазовая (химическая) однородность.Аморфные сплавы, независимо от концентрации, компонентов, представляют со­бой однофазную систему, состоящую из пересыщенного твердого раствора, атом­ная структура которого аналогичнаатомнойструктурепереохлажденногорасплава.

Вследствие этого аморфные сплавы обладают высокой микро- и мак­рооднородностью— в них отсутствуют такие источники фазовой неоднородности,как избыточные фазы, ликвация, различного р.ода сегрегации, т. е. сильно отли­чающиеся по атомному строению и химическому составу объемы. Таким обра- ,зом, аморфные металлические сплавы — это системы, в которыхотсутствуетдальний порядок в расположении атомов и которые обладают идеальной атомно-структуркой и фазовой однородностью. Именно эти особенности предопреде­ляют характерный только для аморфных сплавов комплекс физических, механи­ческих и химических свойств.Наиболее распространенным и имеющим наибольшее практическое значениеметодом получения аморфных материалов в большом количестве и в виде, при­годном для непосредственного использования в технике, например в виде ленты,является метод закалки расплава на поверхности быстро вращающегося цилинд­ра.

Этот и другие методы, основанные на создании контакта струи расплавас массивным вращающимся теплоприемником, обеспечивают такуювысокуюскорость охлаждения ( > 1 0 е К /с), что для многих металлических сплавов уд а ­ется предотвратить процессы кристаллизации и получить конечную продукциюв виде аморфной ленты определенной геометрии (толщиной 15—50 мкмишириной от 1 до 100 мм и более).Потребности в аморфных материалах (в равной степени и в мелкокристал­лических) для развития электротехнической, электронной, приборостроительнойи других отраслей промышленности столь возрасли, что фактически в последнеедесятилетие в технически развитых странах создана или находится на стадиисоздания новая технология металлургического производства.Принципиальноеотличие этой технологии от традиционной состоит в том, что конечный продуктполучается непосредственно нз расплава в процессе одной операции — непрерыв­ной разливки, минуя многоступенчатый и трудоемкий технологическийцикл,состоящий из десятков операций (в том числе, из таких энергоемких, как ковкаи прокатка).

Экономическая целесообразность новой технологии во все большейстепени будет проявляться по мере увеличения объема и номенклатуры продук­ции, а также совершенствования оборудования (в частности, в результате внед­рения агрегатов высокой производительности'— 1000 т и более в год). Следует'также отметить, что технология получения конечного продукта непосредственноиз расплава, по существу, имеет черты безотходной технологии.Создание высокопроизводительных агрегатов по производствуаморфныхсплавов, насыщение спроса на эту продукцию приводит к непрерывному умень­шению ее стоимости. Так, по данным А. Хёнига, если цена 1 кгаморфногосплава в виде ленты в 1981 г.

составляла в зависимости от объема производстваи его состава 110—500 марок ФРГ, то, как показывают оценки, в 1990 г. онане превысит 10— 130 марок. Выпуск аморфных сплавов на основе железа, при­менение которых перспективно в качестве электротехнических материалов длятрансформаторов, прогнозируется на 1990 г. в объеме ~ 100 тыс. т в год. Причемпредполагается, что к этому времени цена этого вида сплавов будет сниженадо уровня, сравнимого с ценой кремнистой трансформаторной стали.

Одновре­менно годовой выпуск аморфных сплавов на железоникелевой основе к этомувремени может достигнуть ^ 1 0 тыс. т (цена 1 кг 15—30 марок), а высококо­бальтовых сплавов с близкой к нулю магнитострикцией — 1000 т (цена1 кг80— 130 марок).Сфера применения аморфных сплавов непрерывно расширяется.В книге«Аморфные металлы» этому вопросу уделено должное внимание.Аморфныесплавы — это материалы с высокой прочностью и коррозионной стойкостью; этои магнитомягкие материалы, у которых высокая проницаемость,отвечающаяуровню проницаемости лучших пермаллоев, сочетается с высокой .прочностью9и износостойкостью и у которых потери на перемагничивание во много раз ниже,чем в соответствующих кристаллических аналогах; это и материалы с особымиэлектрическими свойствами (резистивные материалы) и сверхпроводники с вы­сокой пластичностью; это и материалы с инварными и с особыми упругими иакустическими свойствами (элинвары, материалы с высокимкоэффициентоммагнитомехаиической связи); это и материалы для припоев и т.

д. Особо следуетподчеркнуть, что аморфные сплавы следует рассматривать не только (инестолько) как заменители существующих материалов, сколько как материалыдля нового поколения различных устройств, приборов и систем, создание которыхбыло бы невозможно без материалов с таким комплексом свойств, как в аморф­ных сплавах. Для их эффективного применения в существующих системах тре­буются новые конструкторские решения, что также предопределяет дальнейшееразвитие соответствующих отраслей техники.В настоящее время приобладающая доля выпускаемых , промышленностьюаморфных сплавов используется как магнитномягкие материалы.

При этом наи­больший объем из них составляют сплавы на основе железа, применяемые вкачестве сердечников трансформаторов. И это несмотря на то, что индукциянасыщения этих аморфных сплавов не превышает 1,6—,1,7 Тл, т. е. заметнониже, чем железокремнистых сталей (2 Тл). Чем это вызвано? В понятие «ка­чество» материала все более настоятельно вторгается экономический элемент.Особенно явственно он проявляется в отношении электротехнических материалов,поскольку в связи с повсеместным повышением цеи на энергию потери иа перемагиичивание становятся существенным источником затрат. Стремление реализо­вать все более высокие рабочие индукции в силовых трансформаторах приводитк квадратичному увеличению потерь.

При определенном уровне цен на энергиюнаступает момент, когда выигрыш за счет стремления использовать материалыс высокой индукцией (это приводит к снижению массы и габаритов трансфор­маторов на единицу мощности и соответственно массы материалов, необходимыхдля его изготовления) не будет компенсировать затраты, связанные с потерямина перемагничивание, так что понижение рабочей индукции становится экономи­ческой необходимостью.Это объясняет, почему возник большой интерес к аморфным сплавам наоснове железа — лучшие марки этих сплавов после оптимизирующих обработокимеют потери во много раз более низкие, чем потери в анизотропной трансфор­маторной стали.

Характеристики

Список файлов книги