Теоретический и экспериментальный анализ релаксационных и кристаллизационных процессов при термической обработке аморфных сплавов типа металл-металлоид

• Автор: Толочко, Олег Викторович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 335 с. : ил.

Санкт-Петербургский государственный технический
университет
На правах рукописи
Толочко Олег Викторович
Теоретический и экспериментальный анализ релаксационных и кристаллизационных процессов при термической обработке аморфных сплавов типа металл-металлоид
(СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 05.16.01 - МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ И ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ)
Научный консультант профессор, доктор технических наук Е.Л.Г юлиханданов
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

Содержание.
Введение.
1. Теоретическое и экспериментальное изучение термодинамических свойств переохлажденной жидкости.
1.1 Общие представления о соотношении свойств в жидком, стеклообразном и кристаллическом состояниях.
1.2 Общие представления о структуре расплавов.
1.3 Проблемы, возникающие при экстраполяции свойств расплавов.
1.4 Теоретическое описание термодинамических свойств переохлаждённой жидкости.
1.5 Магнитный вклад в теплоёмкость переохлаждённой жидкости.
1.6 Выводы.
2. Расчёт релаксационных изменений теплоёмкости аморфных металлических сплавов.
2.1. Основные закономерности структурной релаксации в стекле.
2.2 Модель Тула-Нарайанасвами и расчёт на её основе релаксационных изменений свойств аморфных сплавов.
2.3 Экспериментальное изучение релаксационных изменений теплоёмкости в аморфных сплавах.
2.4 Модельное описание релаксационных изменений теплоёмкости АМС. Основные проблемы, возникающие при её описании.
2.5 Особенности изменения термодинамических свойств АМС при пониженных температурах.
2.6 Экспериментальное изучение термодинамических

свойств АМС при пониженных температурах.
2.7 Расчёт релаксационных изменений теплоёмкости с учё- 75 том экспериментально полученных закономерностей.
Кристаллизация при нагреве аморфных металлических 78 сплавов: термодинамика, кинетика, морфология.
3.1 Метод закалки расплава. Исследование структуры полу
ченных образцов.
3.2 Основные закономерности кристаллизации аморфных
металлических сплавов.
3.2.1 Основные характеристики процесса кристаллизации
3.2.2 Типы кристаллизации
3.3 Индукционный период. Определение времени до начала
кристаллизации.
3.4 Кинетика кристаллизации. Особенности низкотемпера
турных кристаллизационных процессов.
3.5 Поверхностная кристаллизация
3.5.1 Определения степени кристалличности тонких поверхност
ных слоев аморфной ленты.
3.5.2. Экспериментальное исследование поверхностной кристалли
зации.
3.6. Последовательность кристаллизации при непрерывном
нагреве АМС.
3.6.1 Методические аспекты определения последовательности
кристаллизации АС.
3.6.2 Примеры изучения последовательности кристаллизации
3.7 Влияние внешних факторов на кристаллизацию аморф
ных металлических сплавов.
3.7.1 Влияние температурно-временной обработки расплава
3.7.2 Влияние внешнего магнитного поля
3.7.3 Влияние предварительной обработки давлением
Термодинамика и кинетика процессов при термической
обработке аморфных (нестеклообразных) веществ.
4.1 Структурная релаксация в аморфных материалах и покры

используемому в настоящее время (SGTE база данных). Точкой отмечено экспериментально полученное значение с1г* при 700К.
Необходимо отметить, что представленное описание описывает свойства переохлажденной жидкости гораздо более реалистично в низкотемпературной области и показывает удовлетворительное согласие с экспериментальной диаграммой состояния. Тем не менее, отклонение полученных результатов от экспериментальных в низкотемпературной области данных все еще кажется достаточно сильным.
1.5. Магнитный вклад в энергию Гиббса переохлажденной жидкости.
Необходимо отметить достаточно сильные отклонения между расчётным и экспериментальным тепловым эффектом при кристаллизации. Следует обратить внимание на то, что расчётные кривые энтальпии кристаллической фазы имеют значительное изменение наклона в районе 1000К, происходящее благодаря магнитному превращению ОЦК фазы при температуре Кюри. Теплоемкость фазы ОЦК железа становится аномально большой, ссс> 50 Дж-моль"‘К"', даже больше, чем
теплоёмкость жидкости при тех же температурах. Это ведёт к увеличению разности значений энтальпии и энтропии между равновесным кристаллическим состоянием (ОЦК-Fe + Fe2B) и жидким состоянием при охлаждении в этом интервале температур.
С другой стороны, необходимо принять во внимание то, что аморфные сплавы на основе железа также ферромагнитны и характеризуются определённой температурой Кюри; в этом случае необходимо принимать во внимание магнитный вклад в термодинамические свойства.
Магнитный вклад в энергию Гиббса может быть описан с использованием модели, предложенной Инденом и широко используемой