Инфранизкочастотные механические релаксации в металлическом стекле на основе кобальта

• Автор: Фурсова, Юлия Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 120 с. : ил

Содержание
Введение
Глава 1. Современные представления о структуре и структурной релаксации аморфных металлических сплавов. Использование метода внутреннего трения
1.1. Моделирование структуры металлических стекол
1.2. Деформационное поведение металлических стекол
1.3. Моделирование процессов структурной релаксации на основе спектра энергий активации
1.3.1. Модель спектра энергий активации
1.3.2. Модель направленной структурной релаксации
1.3.3. Методы вычисления энергетических спектров
1.3.4. Модель Ван ден Бейкеля с соавторами
1.3.5. Внутреннее трение в металлических стеклах в условиях структурной релаксации
Вывод из литературного обзора и постановка задачи
Глава 2. Методика эксперимента
2.1. Приготовление и аттестация образцов
2.2. Измерения внутреннего трения составным крутильным вибратором
2.3. Описание установки и методики проведения эксперимента
Глава 3. Инфранизкочастотные релаксационные явления, обусловленные необратимой структурной релаксацией металлических стекол
3.1. Выделение вязкоупругой и неуиругой составляющих внутреннего трения в МС Ск^оРезБцбВю
3.2. Экспериментальное исследование вязкоупругой составляющей внутреннего трения
3.2.1. Изучение частотной зависимости ВТ
3.2.2. Петли напряжение-деформация, обусловленные необратимой структурной релаксацией
3.2.3. Изотермическая кинетика вязкоупругого внутреннего трения, обусловленного необратимой структурной релаксацией
3.2.4. Амплитудозависимое инфранизкочастогное вязкоупругое внутреннее трение.
3.2.5. Исследование нелинейности пластической деформации в условиях необратимой структурной релаксации
Выводы по Г лаве
Глава 4. Инфранизкочастотное внутреннее трение в условиях обратимой структурной релаксации
4.1. Экспериментальное исследование частотной зависимости внутреннего трения в условиях обратимой структурной релаксации
4.2. Моделирование внутреннего трения в условиях обратимой структурной релаксации
4.3. Восстановление энергетического спектра обратимой структурной релаксации
Выводы по главе
Общие выводы по работе
Литература

Введение
Актуальность темы. Исследования в области металлических стекол активно продолжаются уже около 30 лет. С одной стороны это обусловлено уникальным комплексом физических свойств этих материалов, определяющим достаточно широкий спектр их практического применения. С другой стороны, до сих пор остается нерешенным целый ряд фундаментальных проблем физики некристаллического конденсированного состояния, что является естественным стимулом постановки новых исследований в этой области.
Хорошо известно, что уникальные физические свойства металлических стекол (высокая прочность в сочетании с удовлетворительной пластичностью, высокие твердость, коррозионная стойкость, стойкость к истиранию и удельное электросопротивление, отличный комплекс магнитомягких свойств и др.) определяются не только химическим составом, но и структурным состоянием этих материалов. Вместе с тем, структура металлических стекол не остается неизменной во времени. Некристалличность структуры обуславливает самопроизвольное протекание процессов, обобщенно называемых структурной релаксацией и вызывающих изменение практически всех физических свойств. При этом многочисленные экспериментальные факты говорят о наличии как необратимой, так и обратимой составляющих структурной релаксации.
Несмотря на многолетние исследования, закономерности структурной релаксации в металлических стеклах остаются во многом неясными. К настоящему времени накоплен достаточно большой экспериментальный материал, однако полученные результаты в большинстве своем носят разрозненный характер и не охватывают целый ряд аспектов механического поведения металлических стекол в связи со структурной релаксацией. Структурная релаксация (как в целом, гак и ее необратимая и обратимая компоненты) является медленным процессом и для ее исследования наиболее удобны измерения

С ростом скорости нагрева температура «кристаллизационного» пика увеличивается [86]. Высота этого пика зависит как от разницы Тс-Т% между температурами стеклования и кристаллизации, так и от частоты проводимых измерений.
Как правило, в большинстве экспериментов по определению низкочастотного ВТ в окрестности интервала стеклования на температурной зависимости затухания появляется излом, положение которого определяет температуру стеклования. Величина (У1 достигает единицы, а модуль сдвига стремится к нулю, что обусловлено началом перехода материала в жидкое состояние. Следует отметить, что при низких скоростях нагрева определение температуры стеклования с помощью данных дифференциальной сканирующей калориметрии затруднительно, поэтому низкочастотные измерения ВТ могут дополнять данные ДСК.
Во многих исследованиях [59,87,88] отмечается существенное изменение ВТ с частотой приложенного напряжения. На рисунке 1.5 видно, что увеличение частоты испытаний почти в 300 раз приводит к значительному уменьшению уровня ВТ. В работах [89,90] исследовались частотные зависимости модуля накопления и модуля потерь, на основании которых был сделан вывод о наличии широкого распределения времен релаксации, которая происходит в аморфном сплаве Р1бс№5Р25 вблизи температуры стеклования. Исследование частотной зависимости ВТ показало наличие максимума в области низких частот (10'2 Гц).
Анализ кинетики ВТ может также дать полезную информацию о спектре времен релаксации. Отмечается [91], что убывание ВТ при отжиге с постоянной температурой пропорционально логарифму времени отжига. Такая кинетика рассматривалась при изменении многих физических свойств и ассоциируется со структурной релаксацией, предполагая широкий спектр энергий активации [92]. После продолжительного отжига ВТ асимптотически стремится к постоянному значению (при данной температуре), характеризующему равновесное состояние материала.