Вязкость и процессы затвердевания расплавов на основе Co, Ni и Fe с различной склонностью к объемной аморфизации

• Автор: Стерхова, Ирина Валентиновна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 125 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Литературный обзор
1.1. Структурная микронеоднородность металлических расплавов
1.2. Гомогенное и гетерогенное зародышеобразование. Переохлаждение
1.3. Основные критерии аморфизации металлических расплавов
1.4. Объемно-аморфизуемые металлические сплавы
1.5. Влияние состояния расплава на процессы его затвердевания
1.5.1.Состояние жидкой фазы в зависимости от ее предыстории и условий обработки
1.5.2.Влияние структурного состояния расплава на структуру и свойства сплавов
Выводы по главе 1и постановка задачи исследований Глава 2. Методики исследований и обработка результатов эксперимента. Получение и аттестация образцов
2.1. Методика исследования вязкости расплавов
2.2. Метод дифференциального термического анализа
2.3. Рентгеноструктурный анализ и металлография
2.4. Получение и аттестация образцов
Выводы по главе
Глава 3. Вязкость и затвердевание расплавов системы Со-(Сг,Ее)-Б1-В
3.1. Исследование температурных и временных зависимостей вязкости расплавов
3.2. Переохлаждение расплавов
3.3. Металлография сплавов Выводы по главе
Глава 4. Вязкость и затвердевание расплава
№б4,4Ее4СГ419МП2В1б,2Со,5
4.1. Исследование температурных и временных зависимостей
вязкости расплава

4.2. Исследование особенностей кристаллизации расплава
Выводы по главе 4
Глава 5. Вязкость и затвердевание расплава Ге5оСг15Мо)4С15В6
5.1. Исследование температурных и временных зависимостей
вязкости расплава
5.2. Исследование особенностей затвердевания жидкого сплава
5.3. Склонность расплавов на основе Со, № и Ре к объемной
аморфизации
Выводы по главе 5
Основные результаты работы
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы Объемная аморфизация металлических расплавов в настоящее время является наиболее перспективным способом получения массивных материалов с высоким уровнем магнитных, механических, коррозионных и других свойств, обусловленных их особой структурой. Одним из распространенных способов получения объемных аморфных сплавов (ОАС) является закалка из жидкого состояния. В этом случае для аморфизации достаточными являются скорости охлаждения ~ (1 — 10ъ)К/с, а толщина формирующегося при> этом аморфного слоя может достигать нескольких см.
В последние годы все большее внимание привлекает группа ОАС на основе Ре, N1, Со. Эти сплавы имеют довольно высокую стеклообразующую способность с толщиной аморфного слоя от 1 до 12 мм, что ниже, чем для лучших сплавов на основе Ъс и Р<1. Однако получение сплавов этого типа имеет большое практическое значение, учитывая их высокие свойства (магнитные, прочностные, коррозионные и резистивные характеристики) и широкие перспективы использования в качестве конструкционных и функциональных материалов.
Изучению стеклообразующей способности металлических систем и возможности ее повышения посвящено большое количество работ. Основным направлением исследований является поиск составов сплавов, которые легко могут быть переведены в аморфное состояние при помощи сравнительно простых и технологичных методов. При этом объемные аморфные сплавы, как правило, имеют многокомпонентный состав близкий к эвтектическому. Однако методы расчета, основанные на использовании различных простейших термодинамических, физических и структурных моделей не являются надежной основой для выбора составов сплавов, склонных к объемной аморфизации. Чаще всего выбор состава проводится с помощью некоторых эмпирических правил, что также не всегда может обеспечить достижение требуемых свойств и высокой стеклообразующей способности. Наряду с выбором состава объемных аморфных сплавов перспективным способом повышения стеклообразующей способности является выбор оптимальных параметров получения их из расплава. Это обусловлено главным образом тем, что в зависимости от своей предыстории расплав может находиться в различных структурных состояниях, которые в той или иной степени наследуются при его затвердевании и оказывают влияние на процессы структурообразования. Однако проблеме взаимосвязи и роли жидкой фазы в процессе аморфизации уделяется мало внимания. Поэтому большое значение для выбора условий получения объемных аморфных сплавов с
меньших значений вектора рассеяния, что соответствует растворению в сплаве легирующих компонентов с большими атомными радиусами и получению более однородного расплава.
В неравновесной системе при отсутствии внешних воздействий возникает явление релаксации, т.е. самопроизвольный процесс перехода от неравновесных состояний к равновесному. Часто приближение к состоянию равновесия сопровождается последовательным многостадийным протеканием ряда процессов, обладающих существенно различающимся временем релаксации. Имеется множество систем, в том числе жидких, в которых равновесие успевает установиться только по отношению к быстрым, но не к медленным процессам. Это находящиеся в состоянии неполного равновесия/гак называемые квазиравновесные (метастабильные) системы. При этом чаще всего система не может самопроизвольно без тепловых или механических воздействий выйти из метастабильного состояния [87, 95]. В этом случае наиболее простым средством перевода расплава в равновесие является дополнительный нагрев до определенной температуры. Такой пороговый характер перехода системы к равновесию, по мнению авторов [96], указывает на кинетический, а не диффузионный режим релаксации системы, т.е. чаще всего лимитирует не миграция, частиц, а их отрыв от неравновесного образования, на что требуется достаточно высокая энергия активации.
Согласно экспериментальным данным- [6, 91], в стадии приготовления любого жидкого сплава, даже после расплавления всех компонентов и возникновения однофазной макроскопически однородной жидкости в ней продолжает осуществляться переход от различных типов ближнего порядка компонентов шихты к иной, более однородной для формирующегося сплава, атомной структуре. При этом изменяется характер как межчастичных взаимодействий, так и атомной сегрегации. Более того, любое изменение внешних условий, в- частности, температуры, сопровождается изменением структуры ближнего порядка (межатомных расстояний, координационных чисел, геометрии расположения атомов, размера упорядоченных комплексов и т.д.). Эти микроскопические характеристики состояния системы могут изменяться значительно медленнее, чем внешние условия, поэтому нестабильные неравновесные состояния металлических расплавов оказываются довольно устойчивыми.
Скорость установления равновесия зависит от многих факторов, в частности от химического состава сплава. Например [97], простые углеродистые стали, несмотря на высокое содержание в них неметаллических включений и газов, чаще всего не имеют гистерезиса вязкости.