Отзыв официального оппонента 1 (Аннигиляция позитронов в сплавах железа)

Отзыв официального оппонента д.ф-м.п. Степанова Владимира Александровича иа диссертационную работу Хмелевского Николая Олеговича «Аинигнлнцни позитронов в сплавах железав, представленную на соискание ученой степени кандидйтй физико — мйтемйтических наук по специальности 01.04.07 «Физика конденсированного состоянияв Одной из актуальных задач современной физики конденсированного состояния является изучение и объяснение причин структурных изменений твердых тел при различных воздействиях.

1ак, в частности, существенный интерес представляет процесс перехода из аморфного в кристаллическое состояние. Процесс аморфизации кристаллических материалов многократно изучался и изучается широким набором экспериментальных и расчетных методов. Существенные экспериментальные усилия прилагаются для исследования параметров этого процесса, изучения режимов воздействий на исходную структуру для перевода ее в аморфное состояние, состава компонентов и последующей обработки. Многолетние усилия исследователей привели к разработке и успешному внедрению аморфных металлических сплавов в практику.

Однако следует заметить, что причины существенного изменения свойств такого класса материалов коренным образом отличающиеся от свойств своих кристаллических аналогов, что до сих пор вызывают немалый интерес исследователей. Здесь можно заметить, что практика существенно обгоняет теорию. Количество работ, посвященных практическому использованию таких материалов, разработке новых и оптимизации составов и обработки старых, исследованию свойств металлических стекол, существенно превышает объем теоретических и фундаментальных работ, посвященных первопричинам коренных различий свойств аморфного и кристаллического состояния. Это объясняется сложностью обосновйния нйбора уникальных свойств йморфных металлических сплавов с точки зрения известных подходов физики твердого тела.

Ожидается, что глубокое понимание первопричины таких различий позволит оптимизировать разработку новых материалов и расширить область применения известных материалов этого класса. В свете вышесказанного работа Хмелевского Николая Олеговича несомненно нвлнетеи актуальной, позволяет взглянуть с новой точки зрения нй важную проблему физики конденсированного состояния, привлекающей интерес ученых как в нашей стране, так и за рубежом.

Усилия по изучению фундаментальных свойств металлических стекол прилагаются многими исследователями. В последние годы, в частности, были проведены комплексные исследования аморфных сплавов на основе кобальта и железа при радиационном облучении, а также под воздействием лазерного облучения. Проведены параллели между процессами, происходящими при радиационном воздействии и термическом отжиге, в электронноЙ и ионной структуре сплава. Проводились исследования сопутстВующих изменений сВОЙстВ.

Открыт эффект анОмзльнОГО Глубоких радиационных изменений структуры материалов при ионном облучении и прОВедены еГО исследОВзниЯ на широком спектре сплавоВ. Обнаружен эффект возврата аморфных свойств при пострад наци они ых отжигзх облученных стекол.

Исследования позволили установить, что обнаруженное радиационно-индуцировзнное состояние имеет нзноклзстерную морфолоппо и характеризуется аномально большим изменением свойств материала. Была предложена модель, в которой предполагается, что малые кластеры образуются в окрестности радиационных точечных дефектов и состоят из собственных атомов, однако, могут иметь кристаллографичес кую симметрию, отличающуюся от матрицы. Эти кластеры армируют матрицу и, кзк следствие, формируется кластерный композит. Формирование нано кластерной морфологии, как было установлено, сопровождается существенными изменениями формы рентгеновских дифракционных линий.

Пои~~~и~~ природы и причины Возникновения Кластер~о~о композита и принципов формирования подобных радиационно-индуцированных состояний может быть основой развития новых технологий радиационного модифицирования материалов. Продвижение нового метода регистрации и изучения таких кластеров является безусловно актуальной задачей физики конденсированного состояния, тзк как в силу малого размера и малого контраста эти кластеры с трудОМ поддаются исследОВзнию трздиционнымн методами, такими как рентгеновская дифрактометрия и электронная микроскопия. Исследования, проведенные в диссертационной работе, благодаря использОВзнию сравнительно редкоГО метода знниГиляции пОзитронОВ НОВОЙ стороны на фундаментальные Основы электронной системы аморфных металлических стекол.

В первой главе диссертации проведен детальный разбор имеющихся литературных источников, охватывающий как исследуемый класс материалов, так и используемые методы. Показаны перспективы развития метода позитронной аннигиляционной спектроскопии. Этот метод, хотя и не является совершенно новым, однако„ известен и применяется относительно узким кругом исследователей. В тоже время он может удачно дополнять традиционные методы и, соответственно, зта часть литературного обзора может быть интересна для специалистов в области металловедения. Несомненно, позитронно-знниГиляционнзя спектроскопия с учетом последних достижений в области электроники н позиционно-чувствительных детекторов может давать ценную информацию о дефектной структуре материала и распределении структурных дефектов в объеме матрицы.

Метод позитрон но-аннигиляционной спектроскопии предоставляет интересные возможности для наблюдения за зарождением и развитием выделений примесей и компонентов с малыми концентрациями в матрице сплава. Все эти данные ценны, особенно для разработчиков в области радиационного материаловедения, для создания радиационностойких материалов нового поколения.

Во второй главе диссертации приведено описание используемых методов измерения и методические наработки автора работы. Следует отметить подробное обоснование достоверности результатов, полученных с помощью компьютерной обработки спектров. Третья глава является основной в диссертационной работе. В ней изложены результаты, полученные диссертантом при исследовании переходных металлов группы железа, аморфных металлических сплавов и реакторных сталей.

Полученные результаты при исследовании методом позитронной аннигиляционной спектроскопии металлов группы железа подтверждают утверждение автора о корреляционной взаимосвязи некоторых характеристик спектра, получаемого в результате эксперимента, и заселенности д-уровня атомов чистых переходных металлов. Этот раздел важен для подтверждения достоверности полученных результатов. В третьей главе проводится всестороннее исследование электронной структуры аморфных металлических сплавов на основе железа систем Ре-СгВ и Гг-Си-ХЬ-Я-В в процессе кристаллизации„как под воздействием термического отжига, так и при облучении ионами аргона на ускорителе, Образцы исследовались различными методами — поз итрони ой аннигиляционной спектроскопией, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопией, приведены данные измерения термоэлектродвижущей силы, результаты фазового рентгеновского дифракционного анализа.

Полученные в результате измерений результаты хорошо согласуются между собой и укладываются в предположение автора о перераспределении электронов между д-уровнями и валентной зоной в процессе кристаллизации. Этот вывод автор считает основным научным достижением работы. Также интересны результаты, полученные при исследовании дефектной структуры реакторных сталей. Приведены измерения концентрации объемных дефектов — вакансий и дислокаций. Показано образование медных преципитатов и предложен механизм их зарождения.

Исследования диссертанта по аннигиляции позитронов в аморфных сплавах привели к новым экспериментальным данным по изучению процессов перехода из аморфного состояния в кристаллическое, что позволяет детальнее исследовать электронную подсистему данного класса материалов. В диссертационной работе показано, что при аморфизации металлического сплава происходит обратимый процесс перераспределения заряда меду электронными оболочками атома железа. Перенос заряда обнаружен двумя различными методами — методом позитронной аннигиляционной спектроскопии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии.

Эти результаты являются новыми и актуальными. Хотя подобный перенос заряда обсуждался в теоретических работах, в частности, в компьютерных расчетах распределений электронной плотности состояний, но экспериментального подтверждения перераспределению заряда меду электронными оболочками атома железа не было. Следует, однако, заметить, что исследование двух аморфных сплавов не дает возможности делать далеко идущие выводы. Можно рекомендовать диссертанту в качестве дальнейшего направления исследований увеличить диапазон исследуемых сплавов и методов с целью подтвердить выводы о перераспределении заряда на другие классы сплавов.