Взаимосвязь аморфного состояния металлических сплавов и структур, возникающих при их кристаллизации

• Автор: Аронин, Александр Семенович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 258 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Методы получения и условия образования аморфных структур

1.2. Классификация аморфных сплавов

1.3. Превращения при охлаждении расплава

1.4. Структура аморфных сплавов металл—металлоид

1.5. Термическая стабильность и явления при нагреве аморфных сплавов

1.6. Изменения свойств при нагреве

1.7. Процессы кристаллизации металлических стекол

1.8. Стабильность структуры и химический состав сплавов
1.9. Влияние внешних факторов на кристаллизацию
1.10. Твердость и прочность аморфных сплавов
1.11. Нанокристаллические материалы
Заключение
Глава 2. Материалы и методы исследования
2.1. Получение аморфных и нанокристаллических сплавов
2.2. Методы исследования структуры, состава и свойств материалов
2.2.1. Методы электронной микроскопии
2.2.2. Рентгеноструктурные исследования
2.2.3. Оже электронная спектроскопия
2.2.4. Калориметрические исследования
2.2.5. Исследования механических свойств 87 Глава 3. Превращения в аморфном состоянии и связь структуры аморфных
сплавов и возникающих при кристаллизации фаз
3.1. Структура аморфных сплавов систем Бе-В, Со-Бс-ЗЬВ
3.1.1. Методические особенности исследования
3.1.2. Структура сплавов и ее эволюция при нагреве
3.1.3. Влияние облучения на структуру и свойства аморфных сплавов
3.1.4. Зависимость кристаллизационных характеристик сплавов от их облучения в аморфном состоянии
3.2. Влияние второго металлоида на структуру аморфных сплавов на основе Бе
3.3. Фазовое расслоение в пределах аморфного состояния

Выводы по главе
Глава 4. Фазовые превращения и их зависимость от положения температуры
превращения относительно температуры стеклования
4.1. Фазовые превращения в аморфных сплавах при температуре ниже температуры стеклования
4.1.1. Морфология и структура возникающих фаз, их зависимость от состава и температуры превращения
4.2.2. Метастабильность аморфной фазы
4.2. Фазовые превращения в аморфных сплавах при температуре выше температуры стеклования
4.2.1. Механизм и кинетика зарождения кристаллов
4.2.2. Структура и фазовый состав сплавов, образование нанокристаллической структуры
4.3. Сравнение механизмов зарождения и роста кристаллов в температурных интервалах выше и ниже температуры стеклования
Выводы по главе
Глава 5. Объемный эффект кристаллизации и его роль в формировании
структуры
5.1. Зависимость последовательности образования фаз и морфологии кристаллов от проявления объемного эффекта в сплавах Fe-B, Fe-Co-Si-B
5.2. Образование нанокристаллической структуры как проявление объемного эффекта
Выводы по главе
Глава 6. Использование закономерностей кристаллизации и превращений в
аморфном состоянии для управления образующейся структурой
6.1. Формирование слоистой структуры в сплаве Pd^Ni^Pjo- Образцы с нанокристаллическим поверхностным слоем
6.2. Создание образцов с аморфной серединой и кристаллическим приповерхностным слоем и с аморфным поверхностным слоем и кристаллической серединой
Выводы по главе
Глава 7. Нанокристаллические сплавы
7.1. Нанокристаллизация сплавов системы Ni-Mo-B
7.1.1. Выбор составов сплавов

7.1.2. Получение и структура нанокристаллических сплавов
7.1.3. Формирование нанокристаллической структуры и ее эволюция при изотермической выдержке
7.1.4. Фазовый состав сплавов и параметры решетки нанокристаллической фазы
7.1.5. Стабильность наноструктуры и ее связь со стабильностью аморфной матрицы
7.1.6. Распад нанокристаллической структуры
7.1.7. Тонкая структура нанокристаллических сплавов
7.2. Легкие нанокристаплические сплавы
7.2.1. Составы сплавов и фазовые превращения при кристаллизации
7.2.2. Объемная доля нанокристаллической фазы
7.2.3. Зарождение и рост нанокристаллов в легких сплавах
7.2.4. Процессы коалесценции нанокристаллов
7.2.5. Структура и размер нанокристаллов
7.3. Микротвердость нанокристаллических сплавов и ее корреляция со структурой 237 Выводы по главе
Заключение
Список цитируемой литературы

зависимая от времени скорость образования центров кристаллизации I(t) определяется уравнением [52]:
I(t) = Ist {1 +2£(-1 )nexp[-n2(t/T)l) (1-12),
где суммирование проводится по п в интервале от 1до
X - инкубационный период, который резко увеличивается с понижением температуры,
Ist - скорость зарождения в стационарных условиях, которая, в свою очередь, описывается уравнением [53]:
Ist = Io-exp(-LAGc /RT)-exp(-Qis[/RT) (1-13),
L - число Лошмидта и QN - энергия активации процесса перехода атома через поверхность фронта кристаллизации, AGC - свободная энергия, необходимая для образования зародыша. Предъэкспоненциальный множитель обычно меняется от Ю30 до 1035 зародышей/см3 и зависит от специфики использованной теории [53]. Тарнбалл и другие [54] называют AGC термодинамическим, а Qn кинетическим барьером зарождения.
Зарождение кристаллов может происходить по гомогенному или гетерогенному механизму. Гомогенное зарождение происходит путем флуктационного образования зародыша с радиусом, большим критического. Однако гомогенное зародышеобразование - это лишь одна из возможностей, на которую часто накладывается гетерогенное зародышеобразование и зародышеобразование, обусловленное «вмороженными» центрами кристаллизации. На 1.14 представлена схематическая диаграмма зависимости скорости зародышеобразования от времени отжига при разных температурах [53]. Ниже Tg (Tg - температура стеклования) гомогенное зародышеобразование требует слишком много времени и для кристаллизации важное значение имеет зародышеобразование, обусловленное «вмороженными» центрами кристаллизации. Микроструктура кристаллизовавшихся таким образом металлических стекол характеризуется наличием кристаллов почти одинакового размера, так как они начинают расти в начале термообработки. Выше Tg будет, кроме того, наблюдаться гомогенное зародышеобразование, скорость которого возрастает во время переходного периода, пока не будет достигнуто стационарное состояние. Чем выше температура кристаллизации, тем быстрее происходит описанный процесс.