Закономерности перестройки атомной структуры и формирования металлического стекла сплава Cu80Zr20 в процессе закалки из жидкого состояния

• Автор: Король, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 112 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СТЕКЛАХ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1 Кинетика аморфизации

1.2 Критерии аморфизации

1.2.1 Кинетические критерии стеклования

1.2.2. Структурно-геометрические критерии аморфизации

1.2.3. Электронные критерии аморфизации

1.3. Экспериментальное определение атомной структуры аморфных материалов

1.3.1. Парная функция распределения и интерференционная функция

1.3.2. Определение парциальных функций рассеяния
1.3.3. Определение структуры ближнего порядка методом тонкой структуры рентгеновского поглощения
1.4 Модельные представления о структуре аморфных материалов
1.4.1. Модели случайной плотной упаковки жестких сфер
1.4.2 Дислокационные модели
1.4.3 Модели СПУЖС-структур бинарных аморфных сплавов
1.4.4 Модели определенной локальной конфигурации
1.4.5 Молекулярно-динамические модели
1.5 Аморфные сплавы системы Сиг
1.6 Постановка задачи
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА КОМПЬЮТЕРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Расчетные схемы
2.1.1 Основные переменные
2.1.2 Расчетные схемы метода молекулярной динамики
2.1.3 Метод статической релаксации
2.2. Потенциалы межатомного взаимодействия
2.3. Расчет основных характеристик модели
2.3.1 Измерение термодинамических величин
2.3.2. Периодические граничные условия
2.3.3. Расчет структурных функций
2.3.4. Многогранники Вороного
2.3.5 Разбиение Делоне
2.3.6. Статистико-геометрический и кластерный анализ
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Определение стеклообразующей способности системы Сиг
3.2 Закалка сплава Си802г20
3.3 Структурные превращения в сплаве Си8(г2о
3.4 Структура перколяционного кластера и его формирование в процессе закалки
3.5 Влияние размерного несоответствия атомов на формирование аморфной структуры
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы.
Металлические стекла (МС) обладают рядом уникальных свойств, недоступных для кристаллических аналогов. Благодаря этому они широко зарекомендовали себя как новые перспективные материалы для практического применения.
Несмотря на большое внимание, которое уделяется изучению структуры и свойств металлических стекол, наиболее актуальными и до конца не решенными остаются проблемы раскрытия закономерностей формирования структуры, локального упорядочения и атомной перестройки в процессе стеклования, структурной релаксации, пластической деформации и т.д. этого класса материалов. Экспериментальные методы изучения структуры МС свидетельствуют о том, что как в жидком, так и твердом аморфном состоянии структура проявляет икосаэдрическую симметрию, объемная доля которой растет в процессе закалки. Однако ограниченные возможности инструментальных методов исследования не позволяют ответить на вопрос о закономерностях самоорганизации ико-саэдрических структурных элементов и их перестройки в процессе стеклования. В этой связи большие надежды возлагаются на молекулярно - динамическое (МД) моделирование процессов перестройки структуры, которое позволяет анализировать атомную структуру конденсированной среды на всех этапах ее эволюции.
В ряде работ в рамках метода компьютерного эксперимента было показано, что в основе структурной перестройки расплава при стекловании чистых металлов и сплавов типа металл-металл лежит процесс образования перколяцион-ного кластера из контактирующих и взаимопроникающих икосаэдров, в вершинах и центрах которых расположены атомы. Позже формирование фрактального

сравнении со структурой аморфного твердого состояния подтвердило эти соображения.
Икосаэдры являются одними из возможных структурных элементов плотной упаковки, образованной пятью различными берналовскими конфигурациями. Наличие именно таких структурных элементов характерно для структуры стекол. В аморфных структурах наблюдаются полиэдры Вороного (0-1-10), (0-2-8) и др. Обнаружены полиэдры Вороного (0-3-6), встречающиеся в кристаллических структурах. Таким образом, аморфная структура представляет собой мозаичный узор, составленный из чередующихся многогранников, характерных для кристаллических и некристаллических структур. В этом случае некристаллографические многогранники, имеющие различную локальную плотность, взаимно связаны друг с другом.

Рисунок 1.12 — Икосаэдр составленный из 13 атомов — (а) и построенный для него многогранник Вороного - (б)
1.4.2 Дислокационные модели
Плотность металлических стекол довольно высока и по своим значениям приближается к плотности кристаллов. Данное обстоятельство показывает, что межатомные взаимодействия в аморфных металлах почти такие же, как в кристаллах, что находит надежные подтверждения. При этом геометрические