Структурные механизмы пластической деформации и механические свойства аморфных сплавов на основе железа, никеля и титана, содержащих наночастицы кристаллической фазы

• Автор: Шурыгина, Надежда Александровна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 209 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Аморфные металлические материалы
1.1.1 Способы получения аморфных сплавов
1.1.2 Особенности структуры
1.1.3 Механические свойства и механизмы пластической деформации
1.2 Нанокристаллические сплавы
1.2.1 Классификация нанокристаллических сплавов
1.2.2 Механическое поведение
1.2.3 Теоретическая прочность и теоретическая твердость
1.3 Аморфно-нанокристаллические сплавы
1.3.1 Способы получения
1.3.2 Механизмы и кинетика кристаллизации
1.3.3 Особенности нанокристаллизации и магнитных свойств сплавов «Етете!»
1.3.4 Особенности нанокристаллизации сплавов Т1 - N1 -Си
1.3.5 Механическое поведение сплавов с аморфно-кристаллической структурой
1.4 Постановка задач исследования
Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Материалы, их получение и обработка
2.1.1 Закалка из расплава
2.1.2 Термическая обработка
2.2 Структурные методы исследования
2.2.1 Просвечивающая электронная микроскопия
2.2.2 Рентгеноструктурный анализ
2.2.3 Калориметрические исследования

2.3 Методы исследования механических свойств
2.4 Методы исследования магнитных свойств
Глава 3. СТРУКТУРА АМОРФНЫХ СПЛАВОВ НА НАЧАЛЬНЫХ
СТАДИЯХ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ
3.1 Температура кристаллизации
3.2 Сплав Fe70Cri5B
3.3 Сплав Fe58Ni25B]7
3.4 Сплав Fe50Ni33Bi7
3.5 Сплав Ni44Fe29Co15B10Si2
3.6 Сплав Fe73,5Si13,5B9Nb3Cui
3.7 Выводы по главе
Глава 4. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АМОРФНЫХ
СПЛАВОВ НА НАЧАЛЬНЫХ СТАДИЯХ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ
4.1 Сплав Fe7oCri5Bi5
4.2 Сплав Fe58Ni25Bi7
4.3 Сплавы Fe5oNi33Bi7 и Ni44Fe29Coi5B10Si2
4.4 Сплав Fe73>5Sii3!5B9Nb3Cu1
4.5 Влияние размера нанокристаллических частиц на прочность
4.6Выводы по главе
Глава 5. ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ПОЛОС СДВИГА И НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ В СПЛАВАХ С АМОРФНО - КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРОЙ... 158 Глава 6. СТРУКТУРА И МЕХАНИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ АМОРФНЫХ СПЛАВОВ НА ПОЗДНИХ СТАДИЯХ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ
6.1 Электронно-микроскопические исследования
6.2 Исследование механических свойств
6.3 Выводы по главе
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Проблема прочности занимает одно из ведущих мест в разработке функциональных и конструкционных материалов нового поколения. Благодаря уникальным свойствам, не достижимым для кристаллических металлов и сплавов, аморфные металлические материалы находят практическое применение во многих отраслях техники [1-2]. В последние годы большое внимание уделяется исследованию нанокристаллических материалов с размером зерна не более 100 нм. На стыке этих двух классов материалов находятся аморфно - нанокристал-лические материалы, которые по уровню механических свойств превосходят, как нанокристаллические материалы, так и аморфные.
Эффективным способом получения объемных нанокристаллических материалов с высокими функциональными характеристиками является контролируемая нанокристаллизация аморфного состояния, полученного, в свою очередь, методом спиннингования расплава [3-5]. Термин «нанокристаллизация» означает, что продукты кристаллизации имеют в этом случае наноразмеры (менее 100 нм). Переход из аморфного состояния в нанокристаллическое является фазовым переходом первого рода, поэтому в процессе нанокристаллизации, возникают двухфазные структуры. Необычность подобных материалов с аморфно - нанокристаллической структурой (АНС) состоит в том, что структурные (фазовые) составляющие такой системы кардинальным образом различаются между собой по характеру атомной структуры: неупорядоченная на атомном уровне аморфная матрица и полностью упорядоченные (кристаллические) выделения.
Свойства аморфно - нанокристаллических материалов определяются во многом условиями, при которых формируется кристаллическая фаза, так как это определяет морфологию, фазовый состав и количество структурных составляющих в АНС. Основной причиной упрочнения АНС относительно исходного аморфного состояния большинство исследователей связывает с различием модулей Юнга аморфной и кристаллической фаз [102], при этом не уделяется дос-

где х - доля материала, закристаллизованного за время т при температуре Т, к- константа скорости, которая определяется как
* = Лехр(-Ц) (8)
где ЛЕ - энергия активации, Я - газовая постоянная [70].
Кристаллизация аморфных металлов и сплавов при нагреве осуществляется путем образования кристаллических зародышей в аморфной матрице и последующего их роста.
Зарождение кристаллических фаз в аморфной матрице вне зависимости от конкретного механизма ее реализации происходит, как правило, гомогенно, и скорость зарождения приблизительно постоянна во времени при данной температуре. Однако гомогенное зародышеобразование - это лишь одна из возможностей, на которую очень часто налагаются гетерогенное зародышеобразование, атермическое зарождение и даже зародышеобразование, обусловленное «вмороженными» центрами кристаллизации [71].
Типы и морфологии продуктов нанокристаллизации определяются механизмом кристаллизации, тесно связанным с химическими составами и термодинамическими характеристиками образующихся кристаллических фаз [72]. На размер зерен нанокристаллической структуры, формирующейся при кристаллизации аморфного сплава, сильно влияют условия термообработки и химический состав металлического стекла. При изотермическом отжиге одним из наиболее важных факторов, определяющих размер зерна, является температура отжига. Время отжига обычно определяется временем завершения превращения аморфной фазы в нанокристаллическую.
К настоящему времени имеется небольшое число экспериментальных данных по влиянию легирующих элементов на размер зерен нанокристаллической фазы, образующихся при кристаллизации металлических стекол. Найдено, в частности, что добавки С и 81 в аморфных сплавах на основе Бе увеличивают