Аморфные материалы (835546), страница 51
Текст из файла (страница 51)
также [15*]). П рим . ред.220более чем на 70 %• Кроме того, если перед облучением сплавбыл хрупким, то после облучения он приобретает значительную пластичность и может быть деформирован изгибом. Таким образом, сверхпроводимость и пластичность аморфных сплавов устойчивы к облучению и даже могут повышаться после него. Поэтомув будущем сверхпроводящие аморфные сплавы, вероятно, будутшироко использоваться для работы в условиях, связанных с облучением.Таблица7.3.
Влиииие обл уч ени я (И )18 н ейтрон ов и а 1 см2)ам о р ф н о го с п л а в а Мо<8,2 R u m В !8 [55]СвойствоДо облученияТе, к6,05Ширина перехода Тс , К0,20— 18,8dHcJdT, К М - м - ^ К - 1Плотность, г/см*10,37Пластичность (изгиб с д е Не возможенформацией на 180°)Электросопротивление р,мкОм-см:при 300 К131при 77,4 К139Послеоблучения6,190,06— 19,410,22Возможен136140иасв ой ств аСтепень измененияПовышается иа 2%Снижается на 70%Почти не меняетсяСнижается иа 1,5%Сильно возрастаетПочти ие меняетсяТо же* Определяется как разность температур, соответствующих 25электросопротивления сплава в состоянии обычной проводимости.и75% от7.8. АМОРФНЫЕ СВЕРХПРОВОДНИКИ С ПОКРЫТИЯМИД о сих пор аморфные сверхпроводники рассматривались как простые вещества. Уже говорилось о том, что при кристаллизацииаморфных сплавов могут возникать неравновесные и равновесныефазы, которые нельзя получить обычной плавкой, механическойили термической обработкой.
Предполагают, что при этом Тс, Нси 7 С значительно повышаются по сравнению с аморфным состоянием. Однако недостатком аморфных сплавов является то, что онидовольно легко кристаллизуются и цри этом охрупчиваются. В настоящее время серьезное внимание обращается на разработку аморфных сверхпроводников, покрытых стабильными материалами, которые обладают хорошей электропроводностью, такими, как медь,алюминий и др.Попытка получения такого материала недавно предпринята Цуэй[56]. Аморфные сплавы, близкие по составу к Nb3Ge и V3$i, полученные напылением в виде пленки толщиной 1—2 мкм на охлаждаемой жидким азотом подложке толщиной 0,025 мм из меди итантала, вместе с подложками подвергались термической обработке с кристаллизацией аморфной фазы.
В результате были получены сверхпроводники, имевшие начальную 7Y »18 К, /с = Ю6А/см2 и Д с2« 2 0 - 1 0 6 А / м при 4,2 К. При этом в материале сохра-221нялась определенная пластичность. Иноуэ [57] получил пробныеобразцы пластичной аморфной ленты из сплава Ti—Nb—Si, которые можно подвергать холодной прокатке с обжатиями свыше50%. После покрытия этого аморфного сплава тонким слоем медиего прокатывали вхолодную и затем отжигали.
В результате лолучен сверхпроводник со следующими свойствами: 7С~ 10 К, / е> 2 хX 105 А/см2 (4,2 К, нулевое магнитное поле), Нс2> 8 - 106 А /м (4,2 К ) .Кроме того, критическая плотность тока / с не снижалась в полученных образцах вплоть до магнитного поля 6,8-10® А/м, а послеобычно применяемой в массовом производстве обработки образцыпроявляли сравнительно сильный пиининг-эффект.Таким образом, можно сказать, что получение аморфных сверхпроводящих материалов, покрытых стабильными^ материалами(медью и т. п.), имеющих превосходные характеристики / С(Я) исохраняющих удовлетворительную пластичность после кристаллизаций аморфной фазы, является весьма перспективным. Поэтому, наряду с изучением простых аморфных сверхпроводниковможно ожидать в дальнейшем значительного роста объема исследований комбинированных сверхпроводящих материалов.7.9.
СРАВНЕНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХИ АМОРФНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКОВВ таблице 7.4 дается сравнение характеристикмости и механических свойств сверхпроводниковсплавов на основе переходных металлов и сплавоваморфно-кристаллической структурой. ПриведеныСплавСтруктураг ;кCN SАморфныесплавы наоснове МоАморфныесплавыTi — NbАморфная9 ,0~ 8 ,8~105Аморфная5 ,53 ,2-1 0 3~ 8 ,0-9 ,6~105О .ц .к .—9 ,09 ,6А -1518,717,6ДвухфазныесплавыTi — NbСплавыTi — NbNb3SnV,Ga222Аморфн ая +сиУстойчивостьк облучениюВысокоустойчивыПлохая—ПластичностьоSЯПрочность7.4.
С вой ства н ек о то р ы х ам о р ф н ы х н кристал л и ческ и хсв ер хп ров од н и к овСпособностьк холодноймеханическойобработкеТаблицасверхпроводииз аморфныхсо смешаннойтакже данныеХрупкиеХорошая Край Вязнекиевысокая»»« »»+ О .Ц .К .А-1516,017,6~ 1 0 6 Неустойчивы Хорошая~10«~10«Крайненеустойчив«»Низкая“ВязкиеХрупкий—»'Плохая»\_о некоторых промышленных сверхпроводящих материалах. Изтаблицы видно, что двухфазные аморфно-кристаллические сплавыимеют практически те же характеристики сверхпроводимости, чтои промышленные сплавы Ti—iNb при этом они обладают превосходной прочностью (2000—2500 М Па), высокой твердостью(H V ~ 6 0 0 ) и могут обрабатываться прокаткой. Кроме того, аморфные сплавы гораздо более устойчивы к облучению, чем кристаллические.
Это особое достоинство аморфных сверхпроводников заслуживает специального упоминания. Анализ всего комплексасвойств позволяет сказать, что в будущем аморфные сверхпроводники получат самое широкое распространение.Г л а в а 8.МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА8.1. УПРУГОСТЬОбычно считают, что аморфные металлы вследствие их структурных особенностей являются упругоизотропными телами. Поэтому,если для кристаллических тел, например для кубических кристаллов, вводятся три независимых упругих постоянных1, то для описания аморфных металлов можно обойтись лишь одной упругой постоянной.На рис. 8.1, приведено схематичное изображение струкш.туры вещества в кристаллическом и аморфном состояниях.Поскольку в кристаллах (рис.68.1,а) атомы располагаютсязакономерно, т. е.
строго пе■Дл л Лриодически, потенциал м еж атомного взаимодействия (на ■Iрисунке показана его проекцияна ось X — X') также изменяРис. 8.1. Схема, поясняющая разлиется периодически. Если то жечия в структуре и виде потенциалаколичество атомов располо кристаллов (а) н аморфных твердыхжить хаотично, например, так,тел (б)как показано на рис.
8.1,6, топлощадь, которую занимают атомы в такой двухмерной модели,возрастает и промежутки между атомами (свободный объем)станут больше. В этом случае потенциальное поле, например вдольоси X — X', также перестанет быть периодическим и высота каждого пика потенциала станет., различной. Поскольку в аморфныхструктурах координационное число и межатомные расстояния, поIW W1 Модули упругости Си» Си и Си. Прим ред.223крайней мере в первой координационной сфере, неодинакова дляразных атомов, потенциальная энергия по отношению к окружению также различна для каждого конкретного атома.
Следовательно, способность к перемещению тоже не является одинаковой длявсех атомов. Однако, в целом, за счет различных уравновешивающих процессов макроскопические свойства получаются . изотропными. Поэтому в отношении свойств, отражающих макроскопическое строение вещества аморфные металлы должны вести себя какизотропные тела.Возникает вопрос, какие особенности характерны для упругихпостоянных аморфных металлов и в чем состоит их отличие от упругих постоянных кристаллических металлов? Для ответа на этотвопрос прежде всего рассмотрим некоторые экспериментально определенные упругие постоянные кристаллических и аморфных металлов, приведенные в табл. 8.1, К сожалению, из-за того, чтоаморфные металлы обычно получаются только в виде тонкой ленты, проведено довольно мало экспериментов по определению упругих постоянных аморфных металлов, а поскольку точность этихэкспериментов низка, можно лишь качественно судить об их величине.
Все ж е из таблицы видно, что модуль сдвига G аморфногосплава меньше на 30% и более, чем модуль сдвига тогокристаллическогометалла,которыйявляетсяосновойсплава. Такая же закономерность наблюдается и в отношении модуля Юнга. Во всех случаях модуль Юнга Е, модуль сдвига G, модуль объемной упругости В аморфных сплавов на 30—50% меньше, чем аналогичные величины для кристаллических металлов,входящих в соответствующий сплав в качестве его основы.Модуль объемной упругости В, ГН/м2КоэффициентПуассона vАморфные сплавы:PtlgoSi g o ......................PdjgSiieCtig. . . .N i7eP24 ......................Co:4F eeBa 0 .................FegoB a o ......................Кристаллическиеметаллы:Pd.
. . ..................Ni..............................Co..............................Fe..............................Силикатное стекло (SiO?)68909517916935323568651821681111661410,400,41137233220209—458184823,12001801941743 ,70 ,3 90 ,3 00,310 ,2 8Модуль ЮнгаМатериалМодуль сдвига G, Г Н /м 28.1. У пругие постоян ны е к ри стал л и ч еск и х и ам о р ф н ы хE, ГН/м«Таблица* Изменение при кристаллизации.2 24сэ—0 ,3 20 ,3 0—м атериалов'*’ОN.О<5 ,55 ,23 ,22 ,42 ,20 ,2 60 ,3 54 ,42 ,22 ,32,11,2———————0 ,2 8Известно, что для твердого тела, в котором учитываются толькосилы кулоновского взаимодействия между атомами (твердое телоКоши), величина В/G должна составлять 1,7. Согласно табл. 8.1для аморфных металлов В/G больше чем 1,7.
Это обстоятельствоотражает тот факт, что для аморфных металлов характерна межатомная связь некулоновской природы, а именно, металлическаясвязь. То, что упругие постоянные аморфных металлов меньше соответствующих упругих постоянных кристаллических металлов,можно объяснить, на основе схемы, приведенной на рис. 8.1, из которой видно, что средняя сила межатомного взаимодействия в аморфном состоянии меньше, чем в кристаллическом.Однако одна характеристика упругого поведения аморфных металлов, а именно, неупругость, довольно велика [2]. Это вызваноотсутствием регулярности в расположении атомов.
Как видно изрис. 8.1, атомы, находящиеся в неустойчивых положениях, могутсравнительно легко смещаться под действием внешних напряжений,в результате чего приложенное к аморфному металлу напряжениеможет частично релаксировать, а удлинение образца может оказаться не прямопропорцнональным приложенному напряжению.Такое явление неупругости может быть выявлено по диаграммамдеформации, т. е. по кривым «растягивающее напряжение— удлинение» [4, 5] или в экспериментах по внутреннему трению [6, 7].На рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
