Введение к работе
Актуальность темы. Проблема (разовых переходов в конденсированных средах до настоящего времени продолжает оставаться одной из актуальных проблем фишки твердого тела. В частности, это относится и к описанию распада па ('разы исходно гомогенных многокомпонентных лілавов н стекол. Возможность изучать закономерности фазового рас-тада (ФР), его механизма и кинетики,начиная с самых ранних стаднії юяшшась благодаря развитию теории и техники метода рентгеновского малоуглового рассеяния (РМУ) и других дифракционных методов. Изучение сплавов - одна из важнейших областей приложения метода РМУ, ибо возникающие в сплавах выделения фаз субмикронных разменов существенным образом влияют на их физические свойства прочность, электрическое сопротивление, магнитную восприимчивость і др.). Оказалось, что наряду с давно известным типом распада по ме-\ашпму зарождения п последующего роста - бинодальным распадом (БР) -реализуется и другой, вызывающий в последние годы повышенный інтерес, спинодальный распад (СР), при температурах ниже так назы-заемоіі спинодальнон Ts. Кинетика распада во времени по этим механізмам будет различной. Образование новых фаз при T>TS (БР) проис-содит путем флуктуационного зарождения в матрице сферических частії! критического размера и последующего их роста. Этот процесс связан с преодолением термодинамического барьера. Для Т< Ts раствор іестабилен, СР начинается сразу после перевода системы в нестабиль-юе состояние. В данном случае не требуется преодолевать энергетиче-:кпи барьер. Поэтому существенное различие указанных двух типов ФР іроявляется в основном на ранних стадиях процесса.
Однако до сих пор нет полной картины эволюции неоднородной труктуры ни при бимодальном ни при стшнодальном распаде. Отсутст-іуюг экспериментальные данные о начальных периодах ФР. Практиче-ки не исследован переходный период БР от стадии выделения фаз к тадии переконденсации.
Различные варианты теории СР, как правило, базируются на волно-ом представлении параметра порядка, в данном случае концентрации. )то обстоятельство широко используется при проведении эксперимсн-альных РМУ исследований, поскольку все особенности поведения ам-їлитуд rapMOfinK концентрации во времени непосредственно отражают-я в изменении модуля структурного фактора. Цель таких работ состоит проверке достоверности выводов теории и обнаружении новых фак-ов, необходимых для её развития. С этой точки зрения оксидные стекла редставляются исключительно удобным объектом исследования, по-кольку в стеклах фазовое разделение часто происходит в области тем-ератур, где коэффициент взаимной диффузии мал, и в силу кинетиче-ких причин процесс перехода в двухфазное состояние оказывается
іі.'ііліо рлсаллу 'ілл детпл.'.лшл
^ Л-Л-Л^Д*
ілуацш; етанолитс;: аоз^олх-л? леса стадий фазового рлз-; г. результате тлках иселгдо-ллал ол;,дьп;аіотсл сущееті-сн-л.алл. ко *; спі;}' общности малі глрлрзлм, оші а HCiCOTOpDli
. . .:/;,;.:ні: лал^рл: ..,-
: Л " ('-. , \'-*г, '.а*Л . :*. ; Та Л:.;.;.
. і-ол",!"..:;к\:с цсаоднлл; ллл-
.;. Іїзлчанаа ллл^ликі; '''"і'
хл ліл люроллох струах}-
а аххалдахахо:; алллсглх
алахал; разул;. .au>a с 0 3-
а'; .'Д '.;>':..:.;.' ..л;лол:ас-
.::"; .. . о; м, тхорах
а'.лхлодпоіі
/ "X
л ..:.-.. др, н.л'і.'-.лічіііізш J.-.: а <л пол;, лзлные хамі ДХДСТасїіЛОМу ІІССЛЄ-'. .''.. ;:Лі ;. ИНГі'рГіргтаНПИ -..:. -, їі'ЮЩГСЄ ІЛЗСЛЗДО-
галхи опрзделлзтл,; елзлуххцллн пдздзпна'—н-
.'.іо.л;;;,; л,л}лаиул; неоднородной слрукіурі.! а .". пзтзг,*.:'; ішезт лшогоітадшіїіі.і:: харллтер. :ал;лзлзл а.одпородхозгх ха ілххдах sa; стадах ;о ггепзило ;у захохд
"' ..лл> елллзлл. л; "алл- а::. л;лп;ол ..-ллчхл.л: :і аз о-з за, : с 111: j а-- .а: . - аааааа.
уал' v.: ала;,аатсль слхлллл |j а хал І/'КІ (лі'чаїаліа:. стада І/- -хаз/лал стали::), І/З (стаді;a; a рхаих
лі і ель і.
з: 1/20(нллальз«;л; стада:-;, \:1 (аз;
'.адлл ааага,,
17 ПК
О {переходил:: стал;;;}. i/; 'с.лкч:-- і 3. Установлено, ч? ''"::-.::;:.'.' ;--. к сзоїі'л p;;niro::ec" ", :-;'\".;.ч.- ' : начальных стадій": \ '.' . :' "- .:'..\ '-':::
Научное і? ;т:;г"пп"" - . "-у -;'. Научное !і практически- :^-' :дше у:.с-,ы ;--'>\с;к.'.лепо как важностью проблемы изучен1.!:! 'лпклт.кн -' :: v. кчерфчы:-. телах, тик и необходимостью достаючі:') строгого описания ЯВЛСППЯ С ПОЗИЦИЙ теории сильнонеразїюїзеснглл снеге1;.
Научное значение работы состоит в том. что ;s результате проведенных исследований обнаружены нопые факты, которые, а силу общности механизма ФР а телах разной природы, имеют универсальное значение: (і) впервые наблюдался многостадийный характер пространственно -временной эволюции неоднородной структуры и процессе ФР; (іі) установлено, что характерны!'! размер L областей фаз на каждой из стадий изменяется со временем t по степенному закону вида L ~ !,п; (ш) установлено, что показатель степени р, оставаясь постоянной величиной для данной стадии, меняет свое значение после её окончания; (iv) впервые установлена последовательность стадий и значения показателей степени р для спинодального бинодального распада; о в случае СР показатель степени приобретает последовательно значения 1/20 (начальная стадия), 1/4 (релаксационная стадия), 1/2 (классическая стадия), 1/3 (стадия переконденсацил); о в случае БР показатель степени приобретает последовательно значения 1/20 (начальная стадия), 1/2 (классическая стадия роста), 0 (переходная стадия), 1/3 (стадия переконденсацин); Наиболее примечательными являются значения (3 ~ 1/20, отсутствующие в современных теориях ФР, р ~ 1/4 для СР, предсказанное в работах Мазенко [3]; р ~ 0 для переходной стадии БР;
(v) впервые подробно исследован процесс перехода системы в диспергированное состояние на переходной стадии (р ~ 0) БР, приводящий к "кажущейся" остановке кинетического процесса; рассчитаны функции распределения частиц по размерам для всех стадий БР; (vi) установлено, что длительность стадий увеличивается при уменьшении температуры опыта и концентрации иона-модификатора, что коррелирует с увеличением вязкости;
(vii) впервые изучена эволюция кинетического фактора P(s) при переходе однофазной системы в двухфазное состояние и экспериментально подтверждена справедливость теории Стефенсона для этих условий. (viii) впервые в процессе СР экспериментально установлен немонотонный характер поведения критического волнового вектора sc; впервые
показано, что до зависимости sc ~ Г" , на определенном этапе sc ~ t =
const.
Практическое значение работы состоит в том, то к ней
-
разработана методика, позволяющая на основании рассеяния РМУ изучать кинетику изменения физических характеристик стекол: f", g, ц, М и D.
-
Получена количественная информация о кинетике изменения этих физических характеристик стекла в процессе СР.
(і). Получена количественная информация о кинетике изменения g И 1". (її). Установлена количественное согласие с имеющимися литературными данными и отношении значений т), М, D.
3. Определены параметры роста размеров фаз для всех стадий СР и БР.
Публикнипіі. По материалам диссертации опубликовано 30 научных работ, список которых приведен и конце автореферата.
Апробация работы
Материалы диссертации неоднократно докладывались и обсуждались на многих Международных и Всесоюзных конференциях, симпозиумах, соасщаииях и семинарах. Список соответствующих публикаций имеется в конце автореферата.
Структура і; огиду-; работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Сотни объем работы 150 страниц, включая 37 рисунков и 2 таблицы. Список- цитированной литературы содержит 113 наименовании.
