Введение к работе
Актуальность темы исследования. Проблема влияния легирования на структурі ное состояние и кристаллизацию аморфных металлических сплавов приобрелг особый интерес после открытия новых нанокрнсталлических ферромагнетиког ("файнметов"), полученных первичной кристаллизацией аморфных сплавов системы Fe-Si-B с небольшими добавками меди и одного из переходных металлоЕ V или VI группы [1, 2]. Было показано [3], что уникальными физическими свойствами "файнметы" обязаны своей ультратонкои двухфазной структуре, представляющей собой хаотически ориентированные нанокристаллы а-фазы с кубической решеткой на основе железа, разделенные остающейся после первичной кристаллизации аморфной матрицей.
Несмотря на значительную активность в изучении структурного состоянш этих сплавов на разных стадиях кристаллизации, природа процессов, ответственных за формирование такой наноструктуры, долгое время оставалась далекой от того уровня понимания, который бы позволил получить аналогичные наноструктурные состояния в сплавах других систем. Как показывает анали: литературных данных, это может быть связано с тем, что в наиболее распространенных представлениях о структурной эволюции аморфных металлически? сплавов, в том числе и "файнметов", атомы компонентов рассматриваются независимо друг от друга, пренебрегая их химическим взаимодействием. Дело і том, что большинство из этих представлений основаны на моделях структурно го состояния, в рамках которых аморфный сплав рассматривается как беспоря дочная плотная упаковка сфер, основную роль в формировании которой играе' размерное несоответствие между атомами (сферами) различного сорта.
В то же время в литературе имеются экспериментальные данные, свиде тельствующие о наличии в аморфных сплавах ближнего порядка, характерной для стабильных или метастабильных соединений, которые могут образоваться і данной системе, и о существовании в некоторых из них пространственны: концентрационных неоднородностей размером от нескольких межатомных рас стояний до нескольких нанометров. Анализ результатов компьютерного моде лирования структуры бинарных аморфных сплавов переходный металл металлоид (ПМ-М), выполненного в 1993 году [4, 5], показывает, что тенден
ного сорта может приводить к фазовому распаду в пределах аморф
./яния с образованием областей аморфного твердого раствора при дос
.но низком содержании металлоидов в этих сплавах. Однако, практически
исследовалось влияние подобного распада на последующую кристаллизацию
Описанная ситуация в заметной степени повлияла на решение прове цанную работу, выбрав в качестве объектов исследований аморфные сплавы стемы Co-Si-B-Fe-Nb с различным содержанием легирующих элементов (F Nb), так как имелись основания полагать, что ограниченность существуюи подходов к описанию структурной эволюции системы при переходе из амо) ного в кристаллическое состояние может особенно ярко проявиться в слу многокомпонентных сплавов с элементами, обладающими различным ср л'вом друг к другу.
Основная задача и цели работы. Основной задачей работы являлось исследо ние влияния легирования железом и/или ниобием на поведение аморф* :плавов системы Co-Si-B при первичной кристаллизации. Решение поставл ной задачи было направлено на достижение следующих целей:
во-первых, получить экспериментальные факты, анализируя которые, моя было бы оценить роль химических взаимодействий между элементами, ставляющими данные аморфные сплавы, в процессах структурной эволют аморфного состояния при переходе в кристаллическое состояние;
во-вторых, основываясь на достигнутом уровне понимания особенное структурного состояния аморфных сплавов ПМ-М и взаимодействий меэ атомами компонентов в исследованной системе, продемонстрировать в можность создания новых аморфных сплавов на основе кобальта, первичі кристаллизация которых, приводит к формированию структуры с парамет ми, близкими к параметрам структуры "файнметов".
Даучиую новизну работы составляют следующие основные результаты, выно< лые на защиту:
образование метастабильной фазы с оцк структурой при первичной кристЯ лизации аморфных сплавов системы Co-Si-B-Fe-Nb.
данные о влиянии легирования железом и ниобием на долю оцк фазы в про дуктах первичной кристаллизации сплавов.
результаты, свидетельствующие об увеличении содержания железа в фазах < гпу и оцк структурой, образующихся при первичной кристаллизации спла вов, при добавлении в сплавы ниобия.
данные о влиянии легирования ниобием на размер кристаллов твердого рас твора и о формировании наноструктурных состояний в сплавах с достаточн» низким содержанием металлоидов.
модель, качественно объясняющая поведение исследованных сплавов на пер вой стадии их перехода из аморфного в кристаллическое состояние.
Научное и практическое значение работы. Полученные в работе результаты вы являют важную роль, которую играют химические взаимодействия в структур ной эволюции сплавов системы Co-Si-B-Fe-Nb при их переходе из аморфнор в кристаллическое состояние. Достигнутый уровень понимания этой роли спо собствует развитию существующих представлений о природе аморфного со стояния в металлических системах, а также расширению возможностей управ ления процессом кристаллизации с целью формирования структур с требуе мыми параметрами.
Апробация работы. Результаты работы были доложены на 13-ом Международ ном Конгрессе по Электронной Микроскопии (Paris, France, 1994, ICEM13) і на 6-ой Международной Конференции по Структуре Некристаллических Мате риалов (Praha, Czech Republic, 1994, NCM6).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех гла и заключения. Содержание диссертации изложено на 122 страницах, включа 44 рисунка, 2 таблицы и список литературы из 135 наименований.