Введение к работе
Актуальность темы. Аморфные сплавы (АС) являются новым классом материалов, обладающим уникальными комплексом физико-механических свойств. Они сочетают в себе многие ценные качества металлических материалов и стекол. Наличие металлических свячей обуславливает пластичность, электрические, тепловые и магнитные свойства АС. С другой стороны отсутствие дальнего порядка и таких характерных для металлов дефектов, как дислокации и вакансии, приближает сплавы к стеклам. Характерной структурной особенностью аморфных сплавов является наличие в них свободного объема (СО); действительно, плотность сплавов в аморфном состоянии всегда меньше плотности того же сплава после его кристаллизации. Наличие (СО) является характерной структурной особенностью аморфных сплавов, во многом определяя их многие физико-механические свойства, такие как, например, диффузия, вязкое течение, способность к деформированию и т.д.
Одним из наиболее распространенных способов получения АС является сверхбыстрая закалка из расплава (метод спиннингования). Такая технология производства обуславливает некоторые особенности их строения, в том числе и характеристики структуры свободного объема. Принято считать, что основная часть свободного объема .возникает за счет небольшой неправильности в упаковке атомов, что собственно и создает ,'морфное состояние. Характерные размеры микропустот, несплошностей, возникающих при этом не превышают, как правило, десятых долей межатомных расстояний. В случае же металлических стекол (аморфных сплавов, полученных методом спиннингования) неоднократно высказывалась мысль о том, что помимо структурно-обусловленных элементов СО, в них может содержаться избыточный СО (ИСО) при температурах ниже перехода в метастабильное состояние. При этом предполагалось, что характерные размеры его элементов
моїуг достигать десятков и даже сотен нанометров. Наличие таких относительно крупных микронесплошностей в принципе может окатывать существенное влияние на многие физико-механические свойства металлических с і ско/i. Однако, до постановки данной работы вопрос о наличии крупномасштабных элементов ИСО оставался дискуссионным.
О связи с этим тема данного исследования, посвященного как доказательству того, что И(Х) в таком виде существует, так и изучению его характеристик и роли в.формировании комплекса фи шко-механических свойств АС, безусловно, актуальна.
Целью работы являлось детальное исследование структуры ИСО в аморфных сплавах. В 'задачи работы входило следующее:
-
Экспериментальное обоснование интерпретации части малоуглового рентгеновского рассеяния от АС, как рассеяния от элементов ИСО - микропор.
-
Па основе исследования кинетики изменении пор в АС при отжиге и воздействии давления выявление механизмов их залечивания.
3. .Исследование роли элементов свободного объема в формировании
комплекса механических свойств АС.
Научная новизна. Впервые надежно показано, что элементы ИСО (микропоры) - являются характерным дефектом' АС, полученных методом спиннинговання. Установлено, что в исследованных АС содержатся микропоры с размерами от 10 до 200 им. Систематические исследования кинетики залечивания этих пор иод действием высокого гидростатического давления или повышенной температуры позволили выявить особенности механизмов этих процессов. Показано, что в случае гидростатического воздействия при комнатной температуре реализуется механизм негомогенного локализованного сдвига, а при отжиге - гомогенного вязкого течения материала.
Впервые выявлена роль элементов ИСО (микропор) в формировании комплекса механических свойств АС. Покачано, что чалечнвание части ИСО (при отжиге или пол лсйствием приложенного гидростатического давления) приводит к повышению механических снойсгн.
Практическая ценность работы. Проведенные исследования покачали, что элементы ИСО (микроиоры) оказывают таметное влияние на ряд физико-механических свойств АС. Покачано, что залечивание (отжиг или всестороннее сжатие) микронор повышает механические свойства аморфных сплавов. Обнаружено, что устранение тонкого приповерхностного слоя внешней стороны ленты также приводит к упрочнению материала.
Положения выносимые на защиту:
-
Определенная часть малоуглового ренмепопского рассеяния в быстрозакаленных ЛС обусловлена рассеянием на элементах избыточного свободного объема (микропор'ах).
-
С помощью метода малоуглового рентгеновского рассеяния (МРР) можно выявить параметра микропор ~ их размеры, форму, концентрацию, распределение по толщине аморфной ленты.
-
Приложение высокого гидростатического давления ведет к уменьшению размеров микропор н не влияет на другие («неаоровые») источники малоуглового рассеяния.
-
Переход из нестабильного э метастэбильное состояние при отжиге также сопровождается уменьшением размеров микропор («уходом» ИСО).
-
Анализ данных по кинетики и особенностям уменьшения размеров микропор за счет воздействия давления или отжига позволяет идентифицировать механизм указанного процесса.
6. Уменьшение пористости ведет к росту прочности
микротвердости, температуры вя іко-хрункого перехода, а также может влиять на другие фи шко-мсханические свойства АС.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на
Международной научно-технической российско-германской конференции «Пласі нческан и термическая обработка современных металлических материалов» (Санкт-Петербург, 1995), на Международной конференции «Микромехашпмы пластичности, разрушения» (Тамбов, 1996 г.), на XXXII семинаре но «Актуальным проблемам прочности» (Санкт-Петербург, 1996), на International workshop on new approaches to Hl-Tech materials (Санкт-Петербург, 1997 г.), на 1 Международном семинаре «Актуальные проблемы прочности» (Новгород, 1997), на VII конференции стран СНГ по проблеме «Радиационная повреждаемость и работоспособность конструкционных материалов» (Белгород, 1997),. на XXXIV Международном семинаре по «Актуальным проблемам прочности» ( Тамбов, 1998).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 научных работ. Перечень работ приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех Глав, обсуждения результатов и общего заключения. Работа содержит
Похожие диссертации на Избыточный свободный объем и его влияние на свойства быстрозакаленных аморфных сплавов
