Введение к работе
Актуальность темы. Аморфше металлические сплавы играют важную роль в радиоэлектронике и электротехнике благодаря тому, что они обладают уникальными физико-механическими свойствами. Поэтому один из основных вопросов, стоящий перед исследователями в области физики твердого тела и материаловедения, это изучение структуры аморфных сплавов с целью улучшения их физико-механических свойств. Аморфное состояние твердого тела - это мало изученная область современного, структурного материаловедения. Главная трудность состоит в особенностях описания структуры аморфного состояния, связанных с отсутствием дальнего порядка, поэтому использование привычных методов исследования и описания структуры для них мгнеэффективно. Наибольший интерес представляет изучение начала процесса кристаллизации аморфных сплавов, которое определяет стабильность их особых свойств. Хотя в последние годы интерес к решению этой проблемы возрастает, научных работ в области структурных исследований аморфного состояния методом высокоразрешанцей электронной микроскопии мало. Поэтому исследования в этом направлении с привлечением современных методов математической обработки экспериментальных результата весьма актуальны.
Целью диссертационной работы являлось ВРЭМ изучение эволюции структуры аморфных сплавоь, начиная от исходного состояния и до температур порядка ЗОО'С для выявления механизмов начала структурной релаксации и кристаллизации в практически важной группе аморфных сплавов FeNlSlB.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следухщие задачи:
-
Исследование структуры аморфных сплавов в исходном состоянии с целью выявления зозмояных центров локального упорядочения структуры.
-
Изучение эволюции структуры аморфных сплавов при различных режимах нагрева и влияния исходной структуры на этот процесс.
3. Сравнение механизмов кристаллизации аморфных' сплавов с
различным составом Fe^Ni^SigB^ и FegjHigSljjBjg.
4. Построение моделей структуры исследуемых аморфных сплавов и
изучение их поведения при релаксации на основании результатов
.-4-компъютерного моделирования структуры и математической обработки экспериментальных ВРЭМ изображений.
На защиту выносятся следующие основные положения:
V. Модель исходной структуры аморфных металлических сплавов PeNiSiB в виде "клубка лент", которые имеют ближний порядок, аналогичный существующему в структуре Ре3В. Промежутки между "лентами" заполнены аморфным материалом.
2.Установлено, что при режиме отжига ( 250±70*С, скорость нагрева 1-3 градусов в минуту) в структуре аморфного сплава возникают сеточные образования с размером ячейки от 10 до 30 нм, которые разрушаются растущими кристаллами а-Ре при 280'С-320С.
3. Кристаллизация аморфного сплава Fe^Hi^Si^B^ начинается с зарождения и последующего роста кристаллов і~Т?е, а затем а-Ре. У сплава Ре^І^БІ^В^ кристаллизация начинается с зарождения и последующего роста кристаллов Fe-jB.
Научная новизна. На основании проведенных исследований получены следующие новые результаты:
І. В работе впервые проведено исследование методом высокоразрешающей электронной микроскопии структуры аморфных сплавов PeNiSiB с целью обнаружения упорядоченных областей. Обнаружены структурные образования'в виде "цепочек" и "лент", обладающих ближним порядком, существующем в кристаллах Ре^В. По результатам иследования предложена модель структуры аморфных сплавов PeNiSiB в виде "клубка лент" со структурой Ре3В и промежутками, заполненными аморфным материалом. ?,. При медленном "in situ" нагреве установлено, что в структуре, аморфных сплавов PeNiSiB в диапазоне температур 250±70С образуются "сеточные" структуры, в которых микрокристаллы расположены либо в ячейках, либо на границах ячеек. 3. Установлено, что при нагреве со скоростью 5-Ю градусов в минуту при температуре 200120 С начало кристаллизации аморфного сплава Fe^NijSigB.jg проходит -,ч.ерез зарождение и рост микрокристаллов -\-1й* а затем а-Ре.
Практическая значимость работы состоит в возможности прогнозирования температурно-временной стабильности структуры аморфных сплавов PeNiSiB. Исследррания изменений структуры аморфных сплавов при различных режимах нагрева позволяют выбрать оптимальные режимы доводочных технологий для формирования заданной структуры аморфного сплава. Разработаны и
изготовлены: держатель для "in situ" нагрега образцов в колонне электронного микроскопа; устройство для автоматического изменения тока.' нагрева в процессе эксперимента и записи информации на видеомагнитофон. Разработаны и реализованы новые методики компьютерной обработки электронно-микроскопических изображений структуры аморфных сплавов.
Апробация работы. По материалам диссертации было сделано 5 сообщений на конференциях, из которых необходимо отметить Международный симпозиум "Стеклообразное состояние"(Владивосток, 1990г.), Всесоюзную конференцию "Локализация напряжений в аморфном состоянии" ( Рига, 1991г.), V Всесоюзную конференцию "Аморфные. прецизионные сплавы: свойства, технология, применение" (Ростов Великий, 1991г.), молодежный конкурс научных работ ИК РАН (1991г.).
Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в 4 лечатных работах.
Структура и объем диссертации. диссертационная работа сосоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и содержит 140 страниц текста, включая 47 рисунков, 9 таблиц.