Релаксация упругих и вязкоупругих свойств, обусловленная структурной релаксацией объемных металлических стекол систем Zr-(Cu,Ag)-Al и Pd-Cu-Ni-P

• Автор: Афонин, Геннадий Витальевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 99 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава I. Стеклование металлических расплавов. Структура, структурная релаксация и гомогенное течение металлических стекол (литературный обзор)

1.1. Стеклование металлических расплавов

1.1.1. Стеклообразующая способность расплавов

1.1.2. Кинетика стеклования

1.2. Современные представления о структуре металлических стекол

1.3. Структурная релаксация металлических стекол

1.3.1. Модель свободного объема

1.3.2. Модель спектра энергий активации

1.3.3. Модель направленной структурной релаксации
1.3.4. Модель упругого расталкивайия
1.3.5. Межузе.пьная теория жидкостей и стекол
1.4. Релаксация напряжений
Выводы из литературного обзора
Глава П. Методика эксперимента
2.1. Приготовление и идентификация структурного состояния образцов объемных
металлических стекол
2.2. Экспериментальная установка для измерения релаксации крутящего момента
2.3. Методики измерения ползучести и высокочастотного модуля сдвига
2.4. Методика определения внутренних напряжений
Глава 111. Релаксация упругих и вязкоупругих свойств, обусловленная структурной релаксацией объемных металлических стекол систем Zr-(Cu,Ag)-Al и Рё-Си-№-Р
3.1. Структурная релаксация и обусловленное ею вязкоупругое течение объемных
металлических стекол системы Zr-(Cu,Ag)-Al
3.1.1. Релаксация высокочастотного модуля сдвига объемных металлических
стекол гг46Си46А18 и 2г46(Си4/і/з)4бАІ8
3.1.2. Ползучесть объемных металлических стекол 2г4аСи4(УІІ8 и Zr4в(Cu4/4Agl/s)4бAls
3.1.3. Релаксация напряжений в объемных металлических стеклах 2г4(,Си4сАЬ и
Zl46(Cu4/зAg//з)46Als
3.1.4. Обсуждение результатов исследований
3.2. Вязкоупругие релаксации объемных металлических стекол системы Ріі-Си-Хі-Р
3.3. Релаксация высокочастотного модуля сдвига в объемном металлическом стекле
2Г4б(Сщ/5 А§ 1/5)46 А18
3.4. Внутренние напряжения деформационной природы в объемных металлических
стеклах систем 2г-(Си,А§)-А1 и Рс1-Си-№-Р
Общие выводы по работе
Список литературы
Введение

Актуальность темы исследования. Металлические стекла (МС) были открыты около 50 лет назад и долгое время изготовлялись в виде лент толщиной 20 — 30 мкм методом спиннингования расплава со скоростью ~106 К/с. Ограниченность размеров получаемых образцов и относительная сложность реализации такой процедуры изготовления значительно ограничивали круг возможного применения этих материалов, обладающих уникальным набором свойств. В последнее время внимание физиков и материаловедов сфокусировано на поисках металлических расплавов, проявляющих высокую стеклообразующую способность. В результате этих усилий минимальную скорость охлаждения, необходимую для фиксации некристаллического состояния расплава, удалось снизить до 10-2 — 10° К/с, что позволило приготовлять «объемные» МС толщиной до 80 мм. Это существенно расширило потенциальные области применения этих материалов, однако физика металлических расплавов с высокой стеклообразующей способностью и стекол, приготовленных из этих расплавов, в настоящее время остается в значительной степени неясной. В частности, вопрос о влиянии стеклообразующей способности исходных расплавов на кинетику релаксации физических свойств стекол, полученных из них, остается полностью неисследованным.
В силу неравновесности структурного состояния МС в них самопроизвольно протекают атомные перестройки, приводящие к уменьшению их энергии и совокупно называемые «структурной релаксацией». Несмотря на многочисленные исследования этого масштабного явления, структурная релаксация остается до сих пор во многом неизученной, а механизмы ее реализации - неясными. В настоящее время существует ряд феноменологических моделей, описывающих структурную релаксацию металлических стекол, однако важнейший вопрос о физической природе атомных «центров» структурной релаксации остается нерешенным даже на качественном уровне. В настоящее время популярна модель «свободного объема», в рамках которой центры релаксации связываются с некоторыми локальными областями избыточного «свободного объема», вмороженными при закалке расплава, а структурная релаксация стекол объясняется аннигиляцией этого свободного объема. Однако, в литературе практически отсутствуют работы прямо подтверждающие определяющую роль свободного объема в закономерностях структурной релаксации и обусловленного ею пластического течения МС. Более того, стали накапливаться экспериментальные данные, которые прямо или косвенно ей противоречат.

свободный объем определяет кинетику релаксации всех физических свойств МС, и, несмотря на серьезные недостатки, модель свободного объема продолжает использоваться для описания релаксационных процессов, протекающих в МС.
Межузельная модель конденсированного состояния вещества описывает свойства жидкого и стеклообразного состояний на общей основе. Согласно этой модели, плавлений вещества происходит вследствие генерации дефектов типа межузельных гантелей в простых кристаллических металлах. Образовавшаяся жидкость содержит несколько процентов таких дефектов, стекло есть кинетически замороженная жидкость, а структурную релаксацию МС можно интерпретировать как самопроизвольное уменьшение их концентрации. Модель предсказывает существование псевдокритической температуры Каузмана ('Л'. Каигшапп) [106], дает теоретическое обоснование эмпирическому правилу плавления Линдемана (Р.А. 1лпс1етапп) [107] и др. Эти аргументы дают основания полагать, что межузельная теория имеет серьезную перспективу как основы для описания различных физических свойств конденсированных фаз на общей идеологической основе.
При исследовании пластического течения МС необходима информация о возникающих в процессе пластического деформирования внутренних напряжениях а,. Этот вопрос является весьма важным в силу того, что движущей силой деформации является не приложенное сдвиговое напряжение а, а эффективное а* = а — что становится особенно существенным при высоком уровне внутренних напряжений. Информация о внутренних напряжениях может свидетельствовать также в пользу той или иной модели деформации. Имеющаяся в литературе информация о внутренних напряжениях явно недостаточна.
В связи с вышеизложенным были поставлены задачи, сформулированные во введении.