Исследование методами акустической спектроскопии процессов структурной релаксации и кристаллизации в объемных металлических стеклах

• Автор: Колыванов, Евгений Леонидович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 123 с. : ил.

Глава I. Литературный обзор
1.1. Металлические стёкла
1.2. Объёмные металлические стёкла
1.3. Модели структуры
1.4. Структурная релаксация
1.5. Влияние структурной релаксации на упругие модули
и внутреннее трение
1.6. Постановка задачи
Глава II. Методика эксперимента
2.1. Выбор материалов и получение образцов
2.2. Экспериментальные методики измерения модулей
упругости и внутреннего трения
2.3. Процедуры экспериментов
2.4. Ошибки измерений
Глава III. Влияние структурной релаксации на температурные
и временные зависимости модуля сдвига и внутреннего трения
3.1. Температурные зависимости
3.2. Временные зависимости
3.3. Феноменологическое описание
3.4. Спектры энергий активации
3.5. Влияние закалки
3.6. Оценка частоты попыток процесса релаксации
Глава IV. Амплитудные зависимости и влияние пластической деформации на модуль сдвига и внутреннее трение
4.1. As-cast образцы
4.2. Влияние пластической деформации
Глава V. Нелинейные упругие характеристики
5.1. Основные соотношения для измерения упругих
модулей третьего порядка
5.2. Упругие модули третьего порядка
Глава VI. Влияние процессов кристаллизации на упругие модули
6.1. Постановка эксперимента
6.2. Первый режим термообработки
6.3. Второй режим термообработки
Выводы
Литература
Актуальность темы. Со времени первого получения аморфной металлической фазы прошло около сорока лет. За это время было создано множество составов металлических стёкол (МС), характеризующихся уникальными физическими свойствами. Например, аморфные металлические сплавы в среднем в 5-7 раз прочнее своих кристаллических аналогов (при этом упругие модули у них ниже на ~30%, что естественно ожидать для неупорядоченных сред), они обладают высокой коррозионной стойкостью, а также великолепным комплексом магнитных свойств, что уже обусловило их применение в производстве магнитных материалов [1].
Условием получения МС является большая критическая скорость охлаждения расплава, выше 105 К/с [2] (Хотя для некоторых сплавов Рс1-№-Р и РЬ-М-Р она составляет порядка 103 К/с [3]). Поэтому МС находятся в существенно неравновесном состоянии и в них в широком диапазоне температур протекают процессы перестройки атомной структуры, которые называются структурной релаксацией. Структурная релаксация заметным образом влияет на все физические свойства МС: изменяется пластичность, прочностные характеристики, удельное электросопротивление, магнитные свойства [4].
Так как для получения МС нужны высокие скорости охлаждения, то они могут быть получены только в виде тонких лент или проволок, чтобы обеспечить необходимый отвод тепла. Это ограничивает их практическое применение и набор экспериментальных методов для их исследования. Однако примерно с начала 90-х годов появились объёмные металлические стёкла (ОМС), характеризуемые низкой критической скоростью охлаждения - до 1 К/с [1]. В связи со значительным уменьшением критической скорости охлаждения такие МС могут быть получены с линейными размерами до 100 мм. Появление
модуль сдвига в палладиевом сплаве приведена на Рис. 12. Из рисунков видно, что качественно эти зависимости очень похожи. Как уже отмечалось выше, изменения в величинах необратимого вклада начинаются при температурах существенно ниже Тё и заканчиваются вблизи температуры стеклования.
Пример необратимого вклада в затухание для сплава 2г-Си-№-А1-П представлен на Рис. 13. Он представляет собой широкий асимметричный пик с максимумом, приходящимся на -620 К. При этом величина необратимого вклада в затухание, как видно из рисунка, обратно пропорциональна частоте.
3.2. Временные зависимости.
Дополнительную информацию об энергетических параметрах структурной релаксации в исследуемых металлических стёклах может
Рис.14.Временная зависимость величины относительной релаксации необратимого вклада в модуль сдвига при разных температурах