Атомная структура аморфных металлических сплавов Al83Ni10La7 и Al87Ni10Nd3

• Автор: Змейкин, Алексей Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 165 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
страницы
Введение
Глава 1. Современные представления о структуре аморфных металлических сплавов
1.1 Методы получения аморфных сплавов
1.2 Методы исследования атомной структуры аморфных материалов
1.3 Атомная структура аморфных металлических сплавов
Глава 2. Методика эксперимента
2.1 Исследуемые образцы и их характеристики
2.2 Получение и обработка экспериментальных данных
2.3 Экспериментальные функции радиального распределения атомов
2.4 Модельные функции радиального распределения атомов
Глава 3 Результаты и обсуждения
3.1 Атомная структура аморфного металлического сплава АзМюЬау
3.2 Атомная структура аморфного металлического сплава АМюз
Основные результаты и выводы
Заключение
Список используемой литературы
Список публикаций
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В последние десятилетия исследования твердых тел с неупорядоченным атомным строением интенсивно развивается в связи с внедрением нанотехнологий в промышленных масштабах. Особый интерес сохраняется к структуре неупорядоченных, аморфных металлических сплавов (АМС). Ряд специфических свойств аморфных сплавов делает их более перспективными для практического использования в различных отраслях производства, по сравнению с кристаллическими [1,2]. Широкое применение в науке и практике нашли АМС, полученные быстрым охлаждением из расплава [3-5].
Известно, например, что аморфные сплавы на основе алюминия являются высокопрочными [6-8]. АМС обладают уникальными физическими, механическими и коррозионными свойствами, что обуславливает их использование в качестве перспективных конструкционных материалов [9,10]. Аморфные металлические сплавы на основе А1 (А18зМ10Са7 и АуМюШз) с добавлением редкоземельных металлов демонстрируют специфические механические, электрические и магнитные свойства при низких температурах [11,12]. Благодаря таким свойствам использование АМС часто оказывается предпочтительнее, чем использование поликристаллических сплавов на основе А1 [13].
При вполне обоснованном интересе к АМС, создаваемым быстрым охлаждением расплавов соответствующих составов, исследования их свойств изначально опережали разработку представлений об их атомной структуре. Последнее обусловлено, в первую очередь, ограничением возможностей экспериментальных дифракционных методов анализа. Отсутствие трансляционной симметрии в АМС не позволяет однозначно расшифровать их атомную структуру на основании одних только экспериментальных данных. Представление об атомной структуре аморфных материалов получают с помощью моделей. Создание адекватной модели для многокомпонентных аморфных сплавов является очень сложной задачей.
Большинство методов моделирования атомной структуры аморфных металлических сплавов основаны на подборе координационных чисел, на геометрии химических связей и полиэдров и, по сути, не являются прямыми методами, что накладывает большие ограничения при интерпретации полученных результатов. Качество используемого метода моделирования проверяется путем сравнения экспериментальной интенсивности и функции радиального распределения атомов (ФРРА) с рассчитанными по той или иной модели.
Для описания структуры однокомпонентных аморфных металлов первоначально была использована модель Бернала [14,15], которая в свое время предлагалась для описания структуры простых жидкостей. Она основана на случайной плотной упаковке (СПУ) жестких атомов. В этой модели атомы металла представлены большими жесткими сферами, которые не перекрываются и не деформируются. Однако такая структура не позволяла получить величину плотности материала, которая наблюдается в эксперименте. Кроме того, неадекватно описывала экспериментальную функцию радиального распределения атомов (ФРРА).
Лучшее согласие с экспериментом стали получать, заменив жесткие сферы мягкими в той же СПУ модели, разрешив атомам деформироваться. Структуру в рамках этих моделей описывают с помощью полиэдров Бернала и Вороного. Широко используется также модель молекулярной динамики, но целесообразность ее применения к анализу атомной структуры АМС в настоящий момент до конца не изучена.
Последующие попытки построения моделей структуры можно разделить на два основных направления:
1. Компьютерное моделирование в рамках-СПУ моделей с последующей релаксацией полученной структуры с использованием соответствующих потенциалов парных межатомных взаимодействий. Конечная структура при этом должна правильно описывать основные особенности экспериментальной ФРРА.

Учет тонкой структуры кривой интенсивности каждого образца осуществляли путем проведения сглаживающей линии от руки и с помощью компьютерных программ, следя за повторяемостью положения дифракционных пиков на дифрактограммах от обоих сплавов (рис. 2.2.3 и 2.2.4).
На дифракционной картине от АМС А18з№]0Ьа7 помимо аморфного гало наблюдались три хорошо выраженные дифракционные линии от поликристаллической фазы. Анализ межплоскостных расстояний дифракционных линий показал, что наиболее вероятной фазой является А14Ьа [82]. При проведении сглаживающей линии на данной съемке /"') поликристаллические линии были исключены. На дифракционной картине от / АМС А187]МцоНс1з поликристаллических линий не обнаружено.
Экспериментально измеренная интенсивность рассеянного излучения после поправки на поляризацию 1(26) представляет собой сумму интенсивности когерентного рассеяния 1К(8), содержащей информацию о структуре исследуемого вещества, и интенсивности фона 1Ф (8), который кроме комптоновского рассеяния может включать большое количество составляющих, в каждом конкретном случае имеющих различную природу, например рассеяние рентгеновских лучей воздухом. Кроме этого, экспериментально измеренная интенсивность рассеянного излучения выражена в относительных единицах, что затрудняет ее использование. Таким образом, основная цель обработки данных рентгендифракционных экспериментов заключается в корректном выделении когерентной составляющей интенсивности рассеянного излучения и ее нормировке к абсолютным (электронным или атомным) единицам.