Аморфные материалы (835546), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Одной из таких проблем, как отмечают авторы книги, являетсявременная нестабильность проницаемости. Эта проблема стоит особенно остров отношении аморфных сплавов с« 0 , где пиннинг границ доменов выраженвесьма слабо, и поэтому стабилизация границ доменов вследствие направленногоупорядочения по сути дела является лимитирующим фактором. В кристаллических материалах эта проблема решается сравнительно легко — путем сниженияпримесей внедрения углерода и азота.
Ранее предполагали, что временная нестабильность проницаемости аморфных сплавов в районе климатических температур обусловлена атомами металлоидов [9]*. Однако исследование сплавов сXs« О , но не содержащ их металлоиды, показало [20 с. 49]*, что и в этихматериалах нестабильность проницаемости выражена весьма сильно. По всейвидимости, атомной структуре аморфных сплавов, не зависимо от того, содержатли они атомы металлоидов или нет, присущи некоторые дефекты, перестройкакоторых в зависимости от направления вектора намагниченности обеспечиваетстабилизацию границ доменов и наведение одноосной анизотропии.Можно ли исключить такие дефекты из аморфной фазы или заставить их17не «работать»? На этот вопрос исчерпывающего ответа пока нет.
Однако установлено, что большую роль в развитии процессов стабилизации играет величинаточки Кюри сплавов [19, с. 167; 41]*. Когда точка Кюри не оченьвелика(~ 2 0 0 ° С ), то она может оказывать сильное влияние на силы магнитного взаимодействия, обусловливающие локальную перестройку атомной структуры, темсамым уменьшая степень стабилизации границ доменов и временную нестабильность проницаемости. Нестабильность можно также уменьшить, увеличивая рольпроцессов вращения.
Этого можно добиться, регулируя доменную структуруотжигом в поперечном магнитном поле [42]*. При этом, если режим обработкивыбран удачно, возможно также увеличение проницаемости без перевода сплавав хрупкое состояние.В сплавах с Яа« 0 и имеющих Г0 < Г КР высокое значение проницаемостидостигается после отжига при Га > Г с с последующим быстрым охлаждением(в воде), предотвращающим стабилизацию границ доменов вследствие направленного упорядочения. Такая термическая обработка не.м ож ет считаться технологичной.
В том случае, если сплавы с Яа« 0 имеют сравнительно низкую точкуКюри (~ 2 0 0 ° С ), медленное охлаждение не только не ухудгпает свойства, иодаж е оказывается предпочтительным [19, 41]*.Д ля оптимизации свойств аморфных сплавов важна температура отжига.Чем она выше, тем сильнее происходит релаксация закалочных напряжений ш,тем ниже магнитоупругая анизотропия (Xsct.) и тем лучше гистерезисные свойства.
Этот принцип оказался справедливым и для сплавов с Я8= 0. Это указывает на то, что даж е при очень низких значениях в нихотносительное влияние магнитоупругой энергии на магнитные свойства весьма существенно. Крометого, в высококобальтовых сплавах, содержащих металлоиды, если судить помалоугловому рассеянию рентгеновских лучей, отсутствует кластеринг вплотьдо начала развития процессов кристаллизации.
Поэтомудлямаксимальногоулучшения их магнитных свойств нагрев при отжиге целесообразно проводитьдо предельно высоких температур, достигая тем самым высокой структурной и,следовательно, магнитной гомогенности аморфной фазы, а не ограничиватьсятолько условием Та> Т с . Более того, для некоторых безметаллоидных сплавовна основе кобальта с Яа« 0 условие Та> Т с может потерять всякий смысл,поскольку при «слепом» выполнении этого условия можно попасть в областьсильно выраженного кластеринга и соответственно ухудшить их магнитныесвойства (даж е при быстром охлаждении) [20, с. 49]*.В заключение отметим, что к настоящему времени в общих чертах уж е созданы основы физических представлений о тех факторах, при помощи которыхможно оптимизировать и регулировать в нужном направлении магнитные свойства аморфных сплавов. Однако каждый новый аморфный сплав того илииного типа и даж е сплав известного состава, но полученный не в строго идентичных условиях может иметь свой «норов», что требует всякий раз проводитьтщательное исследование для создания правильной картины о его свойствах.Повышенный интерес у советского читателя должна вызвать гл.
6, в которой подробно, на высоком научно-теоретическом уровне описаны электронныесвойства аморфных сплавов — энергетические состояния электронов и явленияпереноса. В отечественной монографической литературе до сих пор этому вопросу уделялось недостаточное внимание. Электронная структура металла (какаморфного, так и кристаллического)— это его визитная карточка. На основеизучения электронной структуры аморфных сплавов вырабатывается пониманиене только особенностей физических свойств этого нового класса веществ (электросопротивления; теплоемкости и затухания звука при низких температурах;теплопроводности; зонного магнетизма и сверхпроводимости), но и пониманиероли' «электронного фактора» в формировании аморфного состояния и егостабильности.В книге приведены и обсуждены данные расчетов плотности состояния (ПС)электронов, основанных на различных моделях СПУ.
Эти данные позволяютсделать ряд предположений об особенностях электронной структуры аморфныхсплавов. Так, подчеркнуто, что «количественный» беспорядок (непостоянствонаправлений межатомных связей и межатомных расстояний) имеет существенноевлияние на ПС. Интересно и то, что ПС Зй-электронов железа, никеля и кобаль-18та, находящихся в аморфном и жидком состояниях, сильно отличаются, чтоотражает различие в атомных конфигурациях этих состояний.Наибольший интерес представляют экспериментальные данные исследованияэлектронной структуры аморфных сплавов, полученные с использованием спектроскопических методов.
С помощью метода РФЭ было обнаружено, что плотностьсостояний на уровне Ферми N {Er ) в аморфных сплавах Pd — Си — Si и Pd — Siзначительно ниже, чем N {Er ) кристаллического Pd и что их РФС-спектры значительно отличаются, особенно в области Ег . Эти закономерности электроннойструктуры стали основой для формулирования известного критерия стабилизации аморфной структуры Нагеля-Тауца. Однако расчеты ПС электронов на основе моделей СПУ, как для чистых металлов, так и для сплавов (Fe — В) показали, что энергия Ферми E f попадает в область максимума ПС. Детальный анализ парциальных плотностей состояний, отвечающих различным зонам, позволяет, по мнению авторов, сделать вывод, что данные спектроскопии (сплав P d — Si)также не подтверждают электронный критерий стабилизации аморфной структуры, подразумевающий положение псевдощели в области Ег .
Спектроскопическиеданные позволяют также предположить, что по крайней мере в сплавах Pd — Siперенос электронов от атомов Si к атомам Pd отсутствует, происходит переносэлектронов только внутри атомов Pd.Характерным признаком электронной структуры аморфных сплавов типаметалл — металл является расщепление d -зоны, степень которого возрастает сувеличением числа d -электронов. Результаты исследования аморфного сплаваСи6о2г40 методом УФС указывают на то, что электронные состояния в нем и,следовательно, структура ближнего порядка близки к таковой в интерметаллидеСиз2г2, Важные результаты получены при изучении ко мпто невского рассеяния.Так, оказалось, что представления Ъ переходе части валентных электронов металлоида в Зб-зону атомов переходных металлов не оправдываются для сплавовсистемы Fe — В ( В > 1 5 %) .Чрезвычайно интересен приведенный в гл.
6 критический анализ информационных возможностей метода аннигиляции позитронов для изучения аморфныхсплавов, из которого следует, что позитроны, по крайней мере всплавахметалл — металлоид, преимущественно аннигилируют на образованиях типа квазивакансий.В завершающем разделе гл. 6 подробно описаны закономерности электросопротивления трех групп аморфных сплавов: простой металл — простой металл,переходный металл — металлоид и переходный металл — переходный металл.Эти закономерности осуждены в рамках основной и модифицированной теорииЗаймана.
Для всех аморфных сплавов характерны следующие общие черты:большая величина остаточного сопротивления, малая величина ТКС, которая всплавах с р > 1 5 0 мкОм-см часто приобретает отрицательное значение, наличиенизкотемпературного минимума электросопротивления типа эффекта Коидо. Егопоявление и выполнение закона In Т при температурах ниже минимума — результат совместного действия двух факторов: магнитнойупорядоченности иатомной разупорядочениости.Явление сверхпроводимости в аморфных сплавах в принципе можно было быописать в гл.
6, но вследствие все возрастающего интереса к этому явлению, авторы вынесли его описание в отдельную гл. 7. Преимущество аморфных сверхпроводников в основном состоит в том, что они, во-первых, обладают высокимихарактеристиками прочности и пластичности и, во-вторых, могут быть полученыс помощью сравнительно простой технологии в виде тонких лент и микропровода.Характерные особенности аморфных сверхпроводников следующие:критическая температура Тс сравнительно мала (обычно не превышает 9 К,сплав МовоРюВю) и слабо зависит от способа изготовления сплава;аморфные сплавы являются сверхпроводниками второгорода, т.
е. в нихпиннинг вихрей магнитного потока выражен слабо;на протяжении длины когерентности (3— 10 нм) аморфные сплавы выступают как совершенно гомогенные материалы (в силу особенностей их атомногостроения), что в свою очередь приводит ктому, что в поле Нс критическаяплотность тока резко уменьшается.19Для улучшения токонесущих характеристик аморфных сплавов создают смешанную аморфио-кристаллическую структуру, усиливающую пиииииг магнитного потока.
И последнее, для аморфных сверхпроводников характернавысокаястойкость их сверхпроводящих и механических свойств по отношению к радиационным повреждениям. Более того, эти свойства могут даж е улучшаться в результате облучения.Исчерпывающее описание и обсуждение особенностей механических свойстваморфных сплавов дано авторами в гл. 8. Высокая прочность в сочетании спластичностью, способность к формоизменению при холодной прокатке, повышенный предел усталости и стойкость к радиационным повреждениям — все это выделяет аморфные сплавы как перспективный класс материалов с широким спектром практического использования.В первой части гл. 8 последовательно описаны закономерности упругих иПрочностных .свойств, а также процессы деформации и разрушения. Подчеркнута такая характерная черта аморфных сплавов, как высокая вязкость разрушения в сочетании с высокой прочностью. Рассмотрена также зависимость механических свойств от температуры и скорости .
деформирования.В аморфныхсплавах ниже некоторой температуры Тр пластическая деформация протекаеткрайне неоднородно — она сосредоточена в полосах деформации, которые на стадии разрушения служат источником трещин. Выше Тр пластическая деформациястановится однородной. На первом температурном участке прочность сравнительно слабо зависит от скорости деформирования, на втором эта зависимостьвыражена ярко. Темп уменьшения прочности с повышением температуры резковозрастает при Г > Г Р, а разрушение при этом происходит после образованияшейкн.
Кривые ползучести аморфных сплавов имеют вид, идентичный кривымползучести кристаллических металлов, ио природа их специфического вида совершенно разная, поскольку дислокационный механизм развития ползучести дляаморфных сплавов не приемлем. В частности, процесс установившейся ползучести в аморфных металлах связан с механизмом вязкого течения и осуществляется путем диффузии.Механические свойства аморфных металлов обладают повышенной стойкостью по отношению к нейтронному облучению.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
