Войти  |  Регистрация
Авторизация

Зависимость кристаллизации аморфных сплавов от внешних условий



Зависимость кристаллизации аморфных сплавов от внешних условий исследована недостаточно. Фактические результаты изменения Ткрист не позволяют еще сделать количественные обобщения, поэтому при необходимости заключения о влиянии тех или иных факторов на кристаллизацию ограничиваются качественной стороной наблюдаемых явлений.
При анализе влияния внешних факторов на кристаллизацию аморфных сплавов необходимо знать, изменился или нет тип кристаллизации сплава от внешнего воздействия и как изменились процессы зарождения и роста кристаллов. Молчаливое признание сохранения прежнего типа кристаллизации без дополнительной проверки может вызвать значительную ошибку.
Например, сопоставление значений Ткрист для первичной кристаллизации и эвтектической кристаллизации у аморфных сплавов одной системы показывает, что первичная кристаллизация начинается при более низких температурах и разность между температурами кристаллизации ΔT может быть - 100 К.
Значительный интерес представляет изменение процесса кристаллизации аморфного сплава под влиянием давления. Аморфные сплавы имеют меньшую плотность по сравнению со своими кристаллическими аналогами, и поэтому можно было бы всегда ожидать ускорения кристаллизации и, в частности, понижения Ткрист. Однако в ряде работ было подтверждено тормозящее действие давления на кристаллизацию. Так, в сплаве Pd75Ag5Si20 при давлениях до 600 МПа Ткрист повышалось на 0,014 К/МПа. Кристаллизация сплава Fe80B20 под действием давлений до 2500 МПа также характеризовалась повышением Ткрист на 0,015 К/МПа. Незначительное повышение по-видимому, объясняется замедлением диффузии атомов вследствие уменьшения свободного объема. На уменьшение диффузионной подвижности атомов как на основную причину торможения кристаллизации под действием давления указали авторы работ.
Особенно интересно влияние давления на полиморфную кристаллизацию аморфных сплавов. Сокращение необходимых диффузионных перемещений при полиморфной кристаллизации по сравнению с другими типами кристаллизации должно проявиться в относительно меньшем влиянии уменьшения свободного объема на кристаллизацию. Иными словами, при уменьшении дуффузионных перемещений атомов до величин меньше среднего межатомного расстояния мы вправе ожидать ускорения кристаллизации при действии давления на кристаллизующийся аморфный сплав. Эта точка зрения подтверждается данными об ускорении кристаллизации аморфных элементов под действием давления. Однако сведения об изменении полиморфной кристаллизации под влиянием давления пока не опубликованы.
Изменения последовательности фазовых превращений при кристаллизации в условиях высоких давлений оказались значительными. Давление способствует образованию при кристаллизации более плотных фаз по сравнению с теми, которые выделяются в процессе кристаллизации при атмосферном давлении. В наиболее простых по химическому составу аморфных сплавах системы Fe—В при первичной кристаллизации вместо феррита с решеткой о. ц. к. образовывалась более плотная ε-фаза с гексагональной решеткой, когда давления превышали 10в4 МПа. В аморфных сплавах системы Nb—Si под действием давления уменьшилась тетрагональность решетки соединения (А15) по существу образовалась фаза А15 с кубической решеткой.
Наложение одноосного поля напряжений ускоряло кристаллизацию ряда сплавов, что вполне естественно вследствие появления в материале касательных напряжений, которые становятся движущей силой для перемещения атомов. Ускорение кристаллизации при растяжении было отмечено в аморфных сплавах Fe40Ni40P14B6, Fe32Ni36Cr14P12B6, Pd80Si20. Эффект растяжения, по-видимому, зависит от химического состава сплава и типа кристаллизации. Так, в сплаве Pd82Si18 ускорения кристаллизации при растяжений не наблюдалось, а в сплаве Pd80B20 — напротив, она ускорялась. Из-за недостатка информации остается неясным, представляет ли ускорение кристаллизации результат повышения скорости образования центров кристаллизации или суммарный итог увеличения как скорости образования центров кристаллизации, так и скорости роста. Принимая во внимание увеличение свободного объема при растяжении, следует склониться к увеличению скорости обоих процессов, так как они оба являются диффузионно-контролируемыми. В работе имеется указание на данные М. Хаймеидаля с сотрудниками, подтвердивших для случая первичной кристаллизации увеличение скоростей обоих процессов.
Исследования кристаллизации аморфных сплавов после облучения их нейтронами, ионами и продуктами деления атомных ядер показали как повышение, так и понижение Ткрист. Неоднозначность полученных результатов подчеркивает сложность процессов, происходящих в структуре аморфных сплавов под действием облучения и сопутствующего ему нагрева. Разрушение части закалочных зародышей и нарушения ближнего порядка в расположении атомов должны замедлять кристаллизацию и соответственно повышать Ткрист. Одновременно при нарушениях ближнего порядка должен увеличиваться свободный объем, что ускорит диффузию и приведет к понижению Ткрист.
Пластическая деформация аморфных сплавов изменяет их структуру сродни облучению. Хотя пластическая деформация сплавов развивается локально, не затрагивая всего объема вещества, тем не менее в узкой полосе сдвига изменяется топологический и химический ближний порядок. Однако считается, что большинство изменений, внесенных пластической деформацией, исчезает при отжиге до начала кристаллизации и поэтому пластическая деформация не влияет на последующую кристаллизацию. По мнению авторов работы эту точку зрения разделяет большинство. Тем не менее влияние пластической деформации есть, хотя полученные результаты оказались противоречивыми, С одной стороны, сжатие сплава Fe83P10C7 до появления остаточной деформации при последующей кристаллизации ускорило, а, с другой стороны, в таком же сплаве, подвергнутом 30%-ному обжатию при холодной прокатке, — замедлило кристаллизацию.
Причины столь различного влияния деформации на кристаллизацию остались невыясненными. Попытка объяснить понижение Ткрист появлением микротрещин, являющихся местом преимущественного зарождения центров кристаллизации, не получила достаточного экспериментального подтверждения. Ускоряющее действие микротрещин на кристаллизацию было установлено для аморфных сплавов системы Fe—Р, для аморфных сплавов системы Fе—P—С, в частности, для сплава Fe83P10C7, такое действие трещин экспериментально не подтверждено и исследования микроструктуры холоднокатаного сплава при последующей кристаллизации не показали существенных отличий процесса кристаллизации по сравнению со сплавом, не подвергавшимся холодной прокатке.
Устойчивость аморфных ферромагнетиков при взаимодействии с магнитным или электрическим полем имеет прямое отношение к их практическому применению. Существование ферромагнетика с аморфной структурой А.И. Губанов предсказал за несколько лет до открытия первого из них. В настоящее время выдающиеся характеристики магнитной мягкости или магнитной твердости выдвинули ряд аморфных металлических сплавов в число лучших ферромагнетиков.
Нагрев аморфного ферромагнетика в переменном магнитном поле из-за индукционных токов или магнитострикционных эффектов по существу ограничивает сферу практического применения материала соображениями сохранения на приемлемом уровне его уникальных магнитных свойств.
Особенности кристаллизации аморфных сплавов под влиянием переменного магнитного поля изложены в немногочисленных источниках. Наиболее ценные данные работы опровергают заключение о возможности кристаллизации, в частности, сплава Fe40Ni40B20 при криогенных температурах. Сравнение трех аморфных сплавов: Fe40Ni40B20, -Co75Fe5B15Si5 и Co55Fe5Ni20(Si, B)20, имевших близкие значения Ткрист (670; 770 и 770 К соответственно) и разную магнитострикцию, показало, что в магнитном поле с частотой 20,7 и 66,6 МГц и напряженностью до 1,2 кА/м кристаллизовался только сплав Fe40Ni40B20. Этот сплав имел максимальную магнитострикцию (13,5*10в-6), в отличие от сплавов на основе кобальта, у которых магнитострикция была практически равна нулю. Измерения температуры образцов подтвердили HX нагрев в магнитном поле, причем максимальные температуры отмечены у сплава Fe40Ni40B20. Оказалось, что температура образцов этого сплава была по крайней мере на 100°С ниже Tкрист, а при охлаждении жидким азотом — по крайней мере на 120°С ниже Tкрист. Таким образом, кристаллизация материала происходила при температурах выше 300 К. При охлаждении азотом и наложении поля 53 МГц напряженностью 0,88 кА/м следы кристаллизации при помощи мессбауэровской спектроскопии были обнаружены спустя два часа, а при увеличении выдержки кристаллизация прогрессировала. Аморфные сплавы на основе кобальта при тех же условиях совсем не кристаллизовались.
Несомненно, что фактическая температура образца, погруженного в жидкий азот и подвергающегося действию поля, должка быть существенно ниже Ткрист (-670 К). Однако магнитострикционные изменения объема в столь далеких от упругого совершенства материалах как аморфные сплавы должны сопровождаться поглощением энергии, преобразующейся в теплоту. Ускорению кристаллизации способствуют как нагрев материала, так и увеличение его свободного объема на стадии расширения в процессе магнитострикционных колебаний. Полученные результаты недостаточны, чтобы считать несущественным индукционный нагрев аморфных сплавов.
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent