Введение к работе
Актуальность работы. Аморфные металлические сплавы (АМС) представляют большой научный интерес, так как в силу особенностей своей структуры - отсутствия дальнего порядка - они обладают необычными физическими свойствами, и дают уникальную возможность для изучения раэупорядоченного состояния вещества. Аморфные металлы имеют и практическую ценность. Их некоторые необычные свойства, такие как высокая механическая прочность, большая магнитная проницаемость, низкая коэрцитивная сила, не зависящее от температуры электрическое сопротивление и ряд других, делают возможным применение этих систем в технике, например, в качестве фольги для магнитного экранирования или материала для трансформаторов и магнитных головок.
С одной стороны, физические свойства аморфных сплавов и их структурные характеристики являются нестабильными по отношению к различным воздействиям, в частности, термическим и динамическим. С другой стороны, знание того, как меняются структурные характеристики аморфного сплава при различных воздействиях, мо?кет помочь созданию материалов с заданными свойствами, например, наноструктурных материалов. В этом случае оказывается важным детальное знание хода процесса кристаллизации и предшествующего ему процесса структурной релаксации аморфной матрицы.
Области применения аморфных сплавов ограничены геометрической формой получаемого материала. Для получения материала с аморфной структурой необходимы высокие скорости охлаждения расплава. Одним из способов получения АМС является метод спиннингова-ния расплава, позволяющий получить ленты толщиной 20-60 мкм. В связи с этим представляют интерес методы, дающие возможность получить объемные образцы. Одним из них является способ компактирования, использующий динамическое нагружение, - компактирование взрывом. Так как аморфная структура является нестабильной, и любое воздействие может привести к изменениям, влияющим на свойства аморфного материала, представляется важным изучение влияния динамического нагружения на аморфную структуру.
Диссертационная работа посвящена исследованию структурных превращений в аморфных металлических сплавах на основе железа Fe8BSi10B,0, Fe7aNi1SieB13) Fe82B,2Si4C2 при термических воздействиях и ди-
намическом нагружении, а именно, взрывном нагружении и компактиро-вании.
Цель работы состояла в исследовании влияния динамических (взрывного нагружения и взрывного компактирования) и термических воздействий на структурные характеристики и процесс кристаллизации аморфных материалов на основе железа.
В связи с этим были решены следующие задачи:
И исследован процесс кристаллизации и детально изучены образующиеся кристаллические фазы в аморфных сплавах FegoSi^Bjo, FeyuN^SigBia методами дифференциального термического анализа (ДТА), рентгенодифракционного анализа (РДА), мессбауэровской спектроскопии и термомагнитного анализа (ТМА).
н проведен подробный анализ структурной однородности аморфного состояния по толщине ленты в исходных и «нагруженных» образцах методом селективной по глубине мессбауэровской спектроскопии.
И проведено сравнение процессов кристаллизации в исходных и подвергнутых динамическому воздействию (нагруженных) образцах.
В исследованы изменения структурных характеристик аморфного сплава на различных этапах процесса динамического компактирования: аморфная лента, фракция ленты, измельченная до состояния порошка (050-250 нм),и полученный взрывом компакт.
Научная новизна. Изучен процесс получения массивного аморфного сплава путем измельчения ленты аморфного сплава в шаровой мельнице с последующим его взрывным компактированием.
Исследовано влияние различных факторов: размола ленты в порошок, прохождения ударной волны через материал, плавления приповерхностных областей компактируемых частиц на свойства получаемого объемного материала.
Практическая ценность. С помощью комплексного исследования, включающего мессбауэровскую спектроскопию, рентгенодифракционный, дифференциальный термический и термомагнитный анализы, показано, что динамическое взрывное нагружение лент аморфных сплавов практически не приводит к нарушению аморфного состояния, но увеличивает его неоднородность по толщине.
Показано, что определяющую роль в формировании свойств аморфного монолитного компакта играют микрозоны расплава между
частицами порошка. Именно эти зоны ответственны за образование областей с ближайшим окружением, отличным от ближайшего окружения исходной аморфной матрицы. Этот факт может быть использован для получения образцов с заданными свойствами.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Ход процессов кристаллизации в аморфных сплавах Fe80Si10B10, Fe78Ni1Si8B13 .
-
Увеличание неоднородности аморфного состояния по толщине ленты аморфных сплавов FeaoSi10B10, Ре78Ыц8(8В13 после динамического нагружения таким образом, что в них увеличивается количество областей, близких по структуре к твердым растворам Fe(Si) и. (Fe.Ni)Si, выделяющимся на первом этапе кристаллизации,
-
Образование углеродосодержащих фаз в тонких приповерхностных слоях нагруженных образцов аморфных лент.
-
Экспериментальная проверка диффузии атомов углерода, растворенных в сплавах, к поверхности под действием градиента внутренних напряжений, возникающих в результате различных воздействий на приповерхностные слои образцов.
-
Существование микрообластей с ближайшим окружением по типу твердого раствора Fe-Si в аморфном сплаве Fe-C-Si-B, подвергнутом механическому измельчению и взрывному компактированию, и их определяющая роль в формировании свойств массивного аморфного сплава.
Структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 152 страницах машинописного текста, включая 69 рисунков, 16 таблиц и состоит из введения, 5 глав, выводов и списка литературы из 120 наименований.
Апробация работы. Материалы работы докладывались на Всесоюзном совещании по прикладной мессбауэровскои спектроскопии "Волга" в 1Э88 (Москва, 1988 г.), Ill Всесоюзном совещании по проблемам исследования структуры аморфных металлических сплавов (Москва, 1988 г.), Международной конференции по применению эффекта Мессбаузра (Нанкин, Китай, 1991 г.), IV Совещании по ядерно-спектроскопическим исследованиям сверхтонких взаимодействий (г. Ужгород, 1991г.), Рос-
сийской научно-технической конференции по применению мессбауэров-ской спектроскопии б материаловедении (Ижевск, 1993 г.), конференции "Структурно-морфологические основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий" (Обнинск, 1995 г.)
