Кинетика релаксации сдвиговых напряжений в металлических стеклах на основе Pd и Zr

• Автор: Нгуен Тхи Нгок Ны
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 92 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава I. Структурная релаксация и деформационные явления в металлических стеклах (литературный обзор)

1.1. Общие представления о металлических стеклах

1.2. Структура и структурная релаксация металлических стекол

1.2.1. Модели структуры

1.2.2. Структурная релаксация металлических стекол

1 2.3. Модельные представления процессов структурной релаксации на основе спектра энергий активации

1.2.4. Межузельная теория конденсированного состояния вещества

1.3. Пластическое течение металлических стекол

1.3.1. Гетерогенная и гомогенная деформация
1.3.2. Модель свободного объема
1.3.3. Модель зон сдвиговых превращений
1.3.4. Модель направленной структурной релаксации
1.4. Релаксация напряжений в металлических стеклах и влияние на нее структурной релаксации
1.4.1. Явление и метод релаксации напряжений
1.4.2. Кинетика релаксации напряэ/сений в металлических стеклах
1.5. Выводы из литературного обзора и постановка задачи
Глава II. Методика экспсрименз а
2.1. Приготовление и аттестация образцов
2.2. Экспериментальная установка для измерения релаксации крутящего момента

2.3. Закалка состаренных образцов из состояния переохлажденной жидкости
2.4. Измерения плотности методом гидростатических взвешиваний
Глава III. Кинетика релаксации крутящего момента и возврата релаксации металлического стекла Pd4oCu3oNi10P2o в объемном и ленточном состояниях
3.1. Экспериментальное исследование релаксации крутящего момента
3.2. Расчет кинетики релаксации крутящего моменіа в рамках модели направленной структурной релаксации

3.2.1. Восстановление спектра энергии активации из данных по изохронной релаксации крутящего момента
3.2.2. Расчет температурной зависимости сдвиговой вязкости
3.2.3. Расчет кинетики релаксации крутящего момента в изотермических условиях
3.3. Возврат релаксации крутящего момента состаренных металлических стекол Pd4oCit3oNiioP2o
3.3.1. Линейный нагрев
3.3.2. Изотермический режим
3.4. Выводы по Главе
Глава IV7. Кинетика релаксации крутящего момента и возврата релаксации металлического стекла Pd.ioCu4oP2ü
4.1. Плотность металлического стекла Pd4oCu4oP
4.2. Кинетика релаксации крутящего момента и возврата релаксации металлического стекла Pd»oCu4oP2o в режиме линейного нагрева
4.3. Кинетика релаксации крутящего момента и возврата релаксации металлического стекла Pd4nCu4oP2o в изотермическом режиме
4.4. Обсуждение результатов по возврату релаксации крутящего момента
4.5. Выводы по Главе
Глава У. Кинетика релаксации крутящего момента в металлических стеклах Zr-Cu-Ni-Al с различной стеклообразующей способностью исходных расплавов
5.1. Кинетика релаксации крутящего момента ленточных и объемных образцов металлических стекол Zi'50 7Cu2sNi9Al]2.3, Zrji 9Cii23.3Niio5Ali4з и Zr53Cui87Nii2Ali63 в изотермическом режиме
5.2. Кинетика релаксации крутящего момента ленточных и объемных образцов металлических стекол Zr50 7C1128N19AI12 3, Zr5i,9Cu23 3Niio5Ali4.3 и Zr53Cui8 7Nii2Ali63 в режиме линейного нагрева
5.3. Восстановление спектров энергии активации ленточных и объемных образцов металлических СТеКОЛ Zrso7Cll28Ni9Ali2 3, Zr5i 9Cll23 3Nii0 5AIi4.3 И Zr53CUi8.7Nii2Ali6 3
5.4. Выводы по Главе
Общие выводы по работе Литература

Введение
Актуальность темы исследования. Интерес к металлическим стеклам обусловлен как чисто научными причинами, гак и значительными возможностями их практического применения. Специфика структуры металлических стекол определяет уникальность большинства их свойств. Вместе с тем, структура металлических стекол не остается неизменной во времени. В силу неравновесности структурного состояния металлических стекол в них самопроизвольно протекают процессы, известные под обобщенным названием “структурная релаксация”. Принято считать, что структурная релаксация в металлических стеклах является главным образом необратимым явлением, приводя, соответственно, к необратимому и довольно значительному изменению свойств. Например, структурная релаксация резко снижает способность к гомогенному вязкому течению, приводя даже к охрупчиванию металлических стекол, что является одним из их главных технологических недостатков. Однако, в последнее время в> литературе появились некоторые сведения о том, что высокотемпературная термообработка может приводить к частичному или даже полному восстановлению некоторых физических свойств металлических стекол. Изучение возможности восстановления способности металлических стекол к пластическому течению представляет особый интерес как с научной, так и с прикладной точки зрения.
Несмотря на многочисленные исследования явления структурной релаксации, она остается еще во многом неизученной, а ее механизмы - непонятыми. Хотя в настоящее время существует целый ряд феноменологических моделей, описывающих структурную релаксацию металлических стекол, главный вопрос - вопрос о физической природе центров структурной релаксации - остается нерешенным даже на качественном уровне. Наиболее распространенная точка зрения связывает центры релаксации с локальными областями избыточного свободного объема, а структурную релаксацию в целом - с уменьшением избыточного свободного объема. Однако, с одной стороны, эта точка зрения не позволила существенно продвинуться вперед в понимании кинетики структурной релаксации и вызванной ей релаксации свойств, а с другой - стали накапливаться экспериментальные данные, которые прямо или косвенно ей противоречат.
Металлические расплавы имеют разную стеклообразующую способность. Вопрос о ее влиянии на кинетику структурной релаксации получаемых металлических стекол остается полностью неисследованным. Вместе с тем, понимание этого вопроса представляется важным, поскольку он даст информацию о том, связаны ли центры структурной релаксации стекла со стеклообразующей способностью исходного расплава.

стойкое поведение (1 диапазон), но даже при небольшом повышении температуры испытаний (относительно комнатной) появляется значительная релаксация напряжений (II диапазон), причем степень релаксации быстро возрастает с повышением температуры. Особая роль комнатной температуры связана с тем, что образцы долго хранятся при этой температуре до начала измерений и процессы структурной релаксации с энергиями активации ниже энергии, соответствующей.комнатной температуре, к моменту начала измерений уже в значительной степени завершены. Таким образом, высокотемпературную область от низкотемпературной условно отделяет температура предварительного отжига, что подтверждается исследованиями релаксации напряжений при линейном нагреве предварительно отожженных при различных температурах образцов [79].
Исследования также показали, что в металлических стеклах возможна аномальная релаксация напряжений [90]. Суть этого явления заключается в следующем. Если после нагружения.и прекращения активной деформации напряжение на образце спадает со временем (нормальная релаксация), то в результате последующего сброса нагрузки напряжение на образце растет со временем (аномальная релаксация). Факт наличия аномальной релаксации свидетельствует о том, что переход упругой деформации в пластическую в процессе релаксации и последующее снятие нагрузки сопровождается возникновением внутренних напряжений. Под действием этих напряжений начинается деформация обратного знака (возврат формы), вызывающая рост напряжения на образце (аномальная релаксация). Степень нормальной и аномальной релаксации возрастает с повышением температуры, но для нормальной релаксации эта зависимость значительно сильнее [90].
1.5. Выводы из литературного обзора и постановка задачи
Таким образом, подводя итоги по литературному обзору можно сделать следующие выводы.
Металлические шекла характеризуются целым комплексом уникальных свойств, обусловленных нскристалличностью их структуры. Однако, к настоящему времени не удалось однозначно идентифицировать структуру этих материалов и на этой основе разработать описание их физических свойств. Кроме того, структура МС не остается неизменной во времени. Неупорядоченность структуры стекол определяет термодинамический стимул для се релаксации, которая изменяет механические и другие свойства МС. Структурная релаксация является одним из факторов, ограничивающим возможности практического применения МС. Однако, некоторые экспериментальные факты говорят о возможности восстановления ряда свойств полностью отрелаксированных МС в результате спе-