Введение к работе
Актуальность работы. Одной из актуальных проблем в физике твердого тела является исследование термически неравновесных аморфных металлических систем. Следствием аморфной структуры являются необычные физические, механические и химические свойства этих материалов. Переход аморфного состояния в стабильное кристаллическое может происходить через последовательность метастабильных состояний и сопровождается термически активируемыми процессами структурной релаксации, диффузии и кристаллизации, приводящими к необратимым изменениям структуры. Кристаллизация аморфных сплавов представляет большой научный и практический интерес, т.к. свойства спппгя пои переходе из аморфного состояния в закристаллизованное изменяются настолько, что молено говорить о двух материалах одинакового химического состава с различными свойствами. При кристаллизации теряются многие ценные качества аморфных сплавов, что ограничивает область рабочих температур и сроков их эксплуатации. С другой стороны, управляемую кристаллизацию можно использовать для построения особых частично или полностью закристаллизованных материалов, например, таких как нанокристаллы, которые нельзя получить из жидкого или кристаллического состояний.
Диссертационная работа посвящена исследованию структурных превращений в новой малоизученной системе аморфных металлических сплавов Fe^xWxB^ (X = 0 - 5). Особое внимание уделялось созданию комплексной методики всестороннего исследования неравновесной аморфной металлической системы: ее структурного состояния, магнитных и термодинамических свойств. Для этого использовалось эффективное сочетание различных методик измерения: эффекта Мессбауэра (поглощение, рассеяние, высокотемпературные съемки), рентгеновского дифракционного анализа, дифференциальной сканирующей калориметрии, термомагнитного анализа.
Цепь работы заключалась в исследовании влияния тугоплавкого переходного 5-d элемента - вольфрама на термическую стабильность, механизм и кинетику структурных превращений в системе аморфных металлических сплавов Fee*-xWxB]e (X = О - 5). При этом решены были следующие задачи:
- для исследования термической стабильности аморфных сплавов
системы в зависимости от концентрации легирующего элемента - вольфрама
определены температуры и энергии активации процесса кристаллизации
проведено исследование процесса кристаллизации аморфных сплавов системы. Установлен механизм и последовательность выделения метастабильных и стабильных кристаллических фаз
методом эффекта Мессбауэра в широком интервале температур (20 -600С) определены температурные зависимости параметров сверхтонкой структуры мессбауэровских спектров: эффективных магнитных полей, изомерных сдвигов, квадрупольных расщеплений, как для аморфного состояния сплавов, так и для выделяющихся кристаллических фаз, что позволило установить влияние вольфрама на структурные особенности и кинетику выделения метастабильных и стабильных кристаллических фаз
методом термомагнитного анализа установлено влияние увеличения концентрации вольфрама на величину температуры Кюри как аморфного сплава, так и метастабильной кристаллической фазы (Fe,\N)3B.
Научная новизна. В диссертационной работе исследована новая
малоизученная система аморфных металлических сплавов Fe&i-xWxBie
(X = О - 5). Показано влияние небольших добавок вольфрама на стабильность
аморфного состояния, механизм и кинетику структурных превращений в
системе при нагреве. Показано, что ввиду динамического характера
основных характеристических температур превращений в аморфных
металлических системах, для исследования этих материалов особо
эффективным оказывается комплексный подход с сочетанием
взаимодополняющих методик дифференциальной сканирующей
калориметрии, термомагнитного анализа и температурной мессбауэровской спектроскопии, проводимых при одинаковых скоростях нагрева.
Практическая ценность. В работе предложена комплексная методика изучения структурных превращений в аморфных металлических сплавах, которая может быть эффективно использована для исследования аморфных металлических сплавов на основе железа.
Основные положения, выносимые на ИШИТУ-
1. Комплексная методика исследования структурного состояния
іморфньк металлических сплавов, основанная на эффективном сочетании
*рфекта Мессбауэра, рентгендифракционного анализа, дифференциальной
санирующей калориметрии и термомагнитного анализа.
-
Повышение термической стабильности в аморфных сплавах системы ^m-xWxB^ при небольших концентрациях легирующего элемента - вольфрама [Х = 1-5ат.%).
-
Структурные превращения в системе Fee4-xwxBie (X = 0 - 5) и влияние 5ольфрама на их механизм, кинетику, а также особенности выделяющихся четасгабильных и стабильных кристаллических фаз.
4. Влияние вольфрама на магнитные характеристики аморфного
состояния и выделяющихся кристаллических фаз.
Структура работы. Диссертационная работа изложена на 1S? страницах машинописного текста, включая 70 рисунков, 14 таблиц и состоит из введения, трех глав, выводов и списка литературы из 120 наименований.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 9 печатных работах.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы
докладывались на Международной конференции по применению эффекта
Мессбауэра (Нанкин, Китай, 1991 г.), Y Всесоюзной конференции "Аморфные
прецизионные сплавы: технология, свойства, применение" (Ростов Великий,
1991 г.), Международной конференции по промышленным применениям
эффекта Мессбауэра (Отсу, Япония, 1992 г.), Российской научно-технической
конференции "Применение мессбауэровской спектроскопии в
материаловедении" (Ижевск, 1993 г.), Y Международном совещании по ядерно-спектроскопическим исследованиям сверхтонких взаимодействий (Дубна, 1993 г.), научных конференциях "Ломоносовские чтения МГУ" (Москва, 1993 и 1994 г.), IY Международной европейской конференции по мессбауэровской спектроскопии (Сихейм, Германия, 1994 г.).
