CC BY
84
Для образца на рис. 3 количество дислокаций в полосе скольжения, выявляемой химическим травлением, составляет 120. Это позволяет сделать вывод о том, что тонкие полосы скольжения (2-3 линии) состоят из дислокаций одного механическою знака.
ЛИТЕРАТУРА
I. Тя.ум;/ ЮН.. Федоров И.А , П.п'жпнкова Т.Н., Кураиона И.А. Аналитическая оценка распределения дислокаций в вершине остановившихся 1рещин.
ФТТ, 2000. Т. 42. №7. С. 125.1-1255.
Ту aim Yu!.. Tyahnu УЛ., Zolotova /И'.. Butyagin A. A. Plastic deformation at the top of a slopped crack. // Proc. o(' SPAS. 2006. V. 10. P. 158-160.
Тонко fi.C.. Гарбер PH.. Косскич A.M. Обратимая пластичность кристаллов. М., 1991. 280 с.
БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при поддержке РФФИ (фант № 05-01 -00759).
Поступила в редакцию 11 октября 2006 г.
ОБЪЕМНЫЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СТЕКЛА
© В.А. Федоров, А.В. Яковлев
Feodorav V.A.. Jakovlev A.V, Bulk metallic glasses. The review of modem representations is given in the field of bulk metallic glasses.
Металлические стекла из-за их уникальных физических характеристик уже давно являются предметом пристальных экспериментальных исследований. Целью таких исследований наряду с прикладными вопросами является изучение фундаментальных аспектов природы аморфного состояния. В настоящее время известны аморфные сплавы для многих металлических систем [1]. Сравнительно недавно появились массивные металлические стекла, которые были разработаны и получены независимо тремя исследовательскими группами в Японии. США и России. Они образуются при существенно меньшей скорости охлаждения (-100 К/с), имеют, как правило, сложный химический состав и состоят не менее чем из четырех компонентов. Расплавы таких составов имеют высокую вязкость и низкую температуру затвердевания. Температура стеклования для этих сплавов обычно ниже температуры кристаллизации, поэтому они имеют широкую область переохлажденной жидкости до начала кристаллизации. 11ояв-ление таких металлических стекол (сплавов с низкой критической скоростью охлаждения, позволяющей получать в аморфном состоянии слитки весом до 1 кг и более) создало перспективу их применения и в качестве конструкционных материалов.
Среди этих металлических стекол особенно интересны сплавы на основе Zr. т. к. они имеют очень широкую область переохлажденной жидкости, которая для ряда сплавов превышает 100 К. Эти сплавы обладают уникальными механическими свойствами. Например, некоторые сплавы на основе циркония имеют большой предел текучести, равный 840-2100 МПа. величину упругой деформации ~ 4 %. большую пластичность и хорошую коррозионную стойкость [2J. Также эти сплавы интересны в связи с возможностью получения в них при термической обработке ианокри-сталлической структуры. Кристаллизация массивного аморфного сплава проходит в две стадии: сначала образуется гексагональная фаза с решеткой типа Zrf)CoAl2, которая имеет состав Zr47Til8Cui6TSi|o, се количество в сплаве максимально; затем идет параллель-
ное образование гексагональной фазы с решеткой типа ІУ^Хгь, которая имеет состав 7г49ЇЇ7Сиі2Мі}2 и квазик-ристаллической фазы состава Хг^^Си^М?! |2]- Формирование нанокристалличсской структуры происходит при температуре выше температу ры стеклования. сначала образуются нанокристаллы фазы /г^П^Си^Ы!,,, размером до 10 нм. а при повышении температуры формируется наиокристаллическая структура, состоящая из трех фаз с размером зерен 25-35 нм. В ЇЗ. 4] также исследуется процесс образования паї ю кристал л и чес кой структуры при распаде аморфной фазы объемного металлического стекла при нагреве.
Ряд исследований ведется по изучению влияния термической и деформационной обработки на механические свойства массивных металлических стекол. Металлические стекла находятся в структурио-неравновесном состоянии, и протекающие в них процессы структурной релаксации существенно меняют многие физические свойства материала, в том числе и пласт ические характеристики [5]. Одним из наиболее чувствительных методов исследования релаксационных процессов в твердых телах является метод внутреннего трения. Методом низкочастотною внутреннего т рения исследовались температурные и временные зависимости необратимой структурной релаксации объемного металлического стекла 2г?2 51 і5СиТ7 &АІ і0 16-8]. Было показано, что процессы необратимого изменения модуля сдвига и затухания звука, связанною с процессом структурной релаксации, начинаются примерно на 100 К ниже температуры стеклования и в основном заканчиваются вблизи Тг В этих работах была предложена феноменологическая модель температурні,їх. временных и частотных зависимостей затухания и модуля сдвига, базирующаяся на предположении о наличии релаксационных центров типа упругих диполей с несимметричным двухъямным энергетическим потенциалом. В рамках модели предполагалось, что необратимые изменения затухания и модуля сдвига связаны с релаксацией неравновесных высокоэпсргетических состояний этих центров, «замороженных» в процессе
закалки стекла. Ьыли получены опенки спектра энергий активации необратимой релаксации. При этом отмечалось, что характерные энерг ии в этом спектре лишь ненамного ниже энергий активации обратимой релаксации в этом сплаве, протекающей при температурах выше температуры стеклования [6, 7]. Поэтому было сделано предположение, что обратимая и необратимая части релаксационного спектра связаны с одними и теми же центрами, и процесс обратимой структурной релаксации обусловлен термоактивировапными переходами между их высоко- и низкоэнергетическими состояниями. В работе [9| проверено данное предположение. а также выяснено, что с помощью специальной термической или деформационной обработки можно, по крайней мере частично, восстановить необратимый вклад во внутреннее трение и модуль сдвига в объемном металлическом стекле, т. е. так называемая «необратимая» структурная релаксация является при определенных условиях обратимой. В настоящее время ведутся дальнейшие исследования сплавов на основе /л и других сплавов. Связано это с тем, что круг применения данных материалов постоянно расширяется, а следовательно, требуется изучение механизмов изменения свойств пол влиянием различного рода воздействий. Довольно-таки мною данных получено для металлических стекол в виде лент или проволок, а про массивные. т. к. они получены недавно, известно мало. Оста-
стся открытым вопрос об установлении взаимосвязи свойств ленточных и массивных металлических стекол, об увеличении методов исследования.
ЛИТЕРАТУРА
¡. Люборскии Ф.И. Аморфные металлические сплавы. М : Металлургия, 1987 С.5X4
2. Абросимова I■ I- Аронии A.C.. Матвеек Д.Н.. Мо.ижанов И И. // ФТТ 2004. Т. 46. № 12. С. 2119.
3. Абросимова / ' Аронин A.C.. ¡'урон А.Ф., Кирьянов /О.В., Молоканов В. В. //ФТТ. 1999. Т. 41. №7. С. 1129.
4. Абросимова Аронин A.C., Кабанов Ю.П.. Матвеев Д.Н., Молоканов В В.. Рыбченко О Г //ФТТ. 2004. Т. 46. № 12. С. 2158.
5. Herlev A.I:., Bobrov C.sach К, Kuvenn 1 .1... Khrmik C/1., Kitagawa K.. Miskuf Yunkova A. Nonisotermal creep of bulk Zr.4>TisCui7.4Niu.f,Alu) metallic glass // J. Appl. Pliys. 2002 V. 92 P 5898-5903.
6. Кобс ich H.П., Ктьтанов ПЛ., Хоник H.A. // ФТТ. 2003. Т. 45 № 12. С. 2124.
7. Кобе.кв М.П.. Ко.шяанов , Хоник В.А. // Нести. Тамбов, ун-та. Сер. Ьстеетв и техн. науки. Тамбов, 2003. Т. 8. Вып. 4 . С. 545.
8. К обе. we Н.П.. Кошваит ПЛ., Хоник В. А. // ФТТ. 2005. Т. 47. №З.С. 400.
9. Кобе.кв И.П.. Ко.тванов ПЛ., Хоник В.А. /У ФТТ. 2005. Т. 47. №4. С. 646.
БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант №06-01-96320p).
Поступила в редакцию 11 октября 2006 г.
СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТЯХ ИОННЫХ КРИСТАЛЛОВ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ НАРУШЕНИЕМ СТЕХИОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА
© В.А. Федоров, А.А. Стерелюхин, Г.А. Барышев
Feodorov V.A.. Sterdukhin Л.Л.. Baryshev G.A. Structure-phase changes on surface of ionic crystals caused by change of stehiometry. Influence of an electric field and simultaneous heating on a condition of ionic crystal surfaces was investigated. It was shown, that this effect resulted in a structural changes shown as generation of the amorphous phase. It was shown, that this structural changes is phase transition, causcd by the processes of accumulation of a charge in superficial layers and change of stehiometry.
При термоэлектрическом воздействии на поверхностях ионных кристаллов происходят структурно-фазовые превращения, проявляющиеся в появлении новой фазы в аморфном состоянии (рис. 1). При нагреве в отсутствие поля изменений этого тина не наблюдали.
Образование новой фазы начинается при температуре Тк - температуре перехода от примесной проводимости к собственной и обусловлено миграцией ионов в интервале температур, соответствующих собственной проводимости. Для кристаллов КС1 это температура ~820 К. Для обеих полярностей имеет место примесная и преобладающая катионная проводимость. На поверхностях кристаллов образуется заряд как результат обеднения или насыщения приповерхностных слоев кристалла положительными ионамч. Масспск-трографичсское исследование новой фазы показало, что ее элементный состав соответствует составу матрицы. Из этого следует, что новая фаза, имея тот же
компонентный состав, что и кристалл, отличается стехиометрическим соотношением компопенчов. вследствие чего приобретает новые свойства.
Рентгеноструктурные исследования показывают изменение параметра решетки матричного кристалла на границе раздела с новой фазой. 11едостаток ионов ЬГ на отрицательно заряженной поверхности приводит к увеличению сил кудоновского опал кивания между ионами К", при обогащении поверхности ионами 1л1 -увеличением сил кудоновского отталкивания между ними. На дифрактограммах, снятых с вещества повой фазы, наряду с дифракционными рефлексами обнаруживается гало. Это обстоятельство позволяет сделать заключение, что новая фаза находится в аморфном состоянии, что косвенно подтверждают и микроскопические исследования. Следовательно, можно говорить о превращении (ионный кристалл АВ) —>- (аморфная фаза состава АВ(А+) или АВ(В )) —»(ионный кристалл АВ).
