Структурная релаксация в аморфных материалах и влияние напряжений на прочность композиции "покрытие - подложка"

• Автор: Ратушняк, Сергей Леонидович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 131 с. : ил.

Оглавление
Оглавление
Введение

Глава 1. Структурная релаксация в стекле

1.1. Явление стеклования

1.1.1.елинейность процесса структурной релаксации

1.1.2.еэкионенциальиость процесса структурной релаксации

1.2. Модель структурной релаксации ТулаНарайанасвами

1.2.1. Основные положения модели, уравнения модели.

1.2.2. Области применения модели ТулаНарайанасвами

1.3. Релаксация напряжения и деформации

1.4. Расчет напряжений в спаях стсклоупругое тело, стеклостекло
1.5. Расчет напряжений в покрытиях из аморфных веществ с крайне неравновесной структурой.
Глава 2. Экспериментальные методы
2.1. Метод дифференциальной сканирующей калориметрии.
2.2. Метод дилатометрии
2.3. Рентгеновский фазовый анализ
2.4. Метод атомносиловой микроскопии
Глава 3. Деформация аморфных сплавов.
Глава 4. Напряжения в покрытиях из аморфных сплавов
4.1. Расчет напряжений в аморфных металлических покрытиях
4.2. Тепловое расширение аморфных сплавов
4.3. Результаты расчета напряжений в покрытиях.
Глава 5. Старение аморфных сплавов.
5.1. Старение и деформация аморфных сплавов
5.2. Атомносиловая микроскопия как метод контроля старения аморфных сплавов.
Глава 6. Расчет напряжений в халькогенидных стеклах в композиции с
дру ги м и материалам и
6.1. Расчет напряжений в композициях стекло упругое тело, стекло
стекло.
6.2 Применение теории мгновенного затвердевания для оценки
величины напряжений.
Заключение
Список литературы


Если зафиксировать температуру и подождать некоторое время, то жидкость закристаллизуется, то есть перейдет в твердое состояние, в котором атомы образуют правильную кристаллическую решетку расположение атомов обладает дальним порядком. Однако, если охлаждать жидкость непрерывно, не делая остановок, то она может перейти в иное твердое состояние стеклообразное. Стеклообразное состояние, являясь твердым по внешним признакам, существенно отличается от кристаллического. Вопервых, в стеклообразном состоянии атомы не обладают дальним порядком, то есть стекло не кристаллическое, а аморфное вещество. Так же, как в жидкости, в расположении атомов обнаруживается ближний порядок, то есть часть атомов оказывается сгруппированной в небольшом кристаллическом кластере. Однако, в жидкости состав этих кластеров непрерывно изменяется одни разрушаются, другие образуются, и средний размер кластеров зависит от температуры. В стекле кластеры оказываются как бы замороженными. Структуру стекла можно схематично охарактеризовать как замороженную структуру жидкости в начале процесса стеклования. Вовторых, стеклообразное состояние не является равновесным. Со временем структура стекла приближается к равновесному состоянию переохлажденной жидкости, далее происходит переход в кристаллическое состояние. Для стекла все эти процессы объединяют одним названием структурная релаксация. Рассмотрим процесс охлаждения стеклообразующей жидкости. Сначала равновесная структура жидкости устанавливается мгновенно с изменением температуры стеклообразующая жидкость находится в жидком состоянии. При дальнейшем уменьшении температуры изменения структуры жидкости перестают следовать за изменениями температуры и, наконец, структурные перестройки прекращаются жидкость находится в стеклообразном состоянии. При нагревании будет происходить обратная последовательность описанных выше процессов. Па рис. Р стеклообразующий жидкости от температуры Т при охлаждении и последующем нагревании Рс и Р зависимости свойства жидкости, находящейся в жидком и стеклообразном состояниях, от температуры. Петля гистерезиса свойства определяет интервал стеклования. В интервале стеклования для достижения равновесия требуется время, сопоставимое со временем эксперимента. Структурную релаксацию в стеклообразующей жидкости можно изучать на примере релаксации е макроскопических свойств, таких как, например, объем, энтальпия, вязкость, показатель преломления и другие. При изменении внешних параметров например, температуры или давления в веществе происходят смещения составляющих его частиц. Эти смещения можно разделить на мгновенные и структурные. Мгновенные смещения это упругие смещения, следующие мгновенно за изменением внешних параметров. Структурные смещения следуют за мгновенными и происходят во времени. Соответственно, равновесное изменение свойства ДРС, вызванное изменением внешних параметров, удобно представлять в виде суммы мгновенного ДР и структурного ДР изменений ДРе Д ДРЬ. Введем некоторые обозначения и понятия, которые потребуются для изложения материала. Определим следующие температурные коэффициенты свойства рис. Зависимость структурного состояния стеклообразующей жидкости от температуры или времени удобно представлять в виде соответствующей зависимости структурной температуры. Понятие структурной температуры было введено Тулом . Это понятие феноменологическое, оно не связано непосредственно с микроструктурой объекта. Структурная температура свойства Р ТгР рис. Т определяется как абсцисса точки пересечения зависимости свойства стеклообразующей жидкости, находящейся в жидком состоянии, от температуры РСТ и зависимости, проведенной из точки РТ с наклоном, равным мгновенному температурному коэффициенту свойства
и мгновенный
бРйТ,
I
Зависимость свойства Р стеклообразующей жидкости от температуры при охлаждении и последующем нагревании. Ре зависимость свойства стеклообразующей жидкости, находящейся в жидком состоянии, от температуры. Р зависимость свойства стеклообразующей жидкости, находящейся в стеклообразном состоянии, от температуры.