Введение к работе
Актуальность. Для понимания природы жидкого состояния и свойств еталлических расплавов требуются надёжные данные об электронной и атомной груктурах, которые на сегодняшний день отсутствуют. В связи с этим, в физике идкого состояния имеется много нерешённых и спорных вопросов, а именно: гдостаточно высокая точность расчётов свойств расплавов, особенно на основе греходных металлов; возможность структурных превращений; механизм глаксационных процессов; противоречивые экспериментальные данные о строении свойствах ряда систем.
Основной трудностью исследования структуры в металлических расплавах зляется ограниченная возможность экспериментальных методов изучения груктуры жидких металлов и, особенно, сплавов. В основном данные о строении идкости могут быть получены косвенными методами - на основе результатов змерения физических свойств, которые зависят от структуры. Следовательно, собенно актуальным для получения новых экспериментальных данных о расплавах гановится применение прямых методов для исследования структуры расплавов, оторые ранее традиционно использовались при изучении твёрдых тел или газов.
Одним из таких методов является метод рентгеноэлектронной спектроскопии *ЭС), который даёт представление об электронной структуре вещества и нмическом строении поверхности. Вместе с тем, РЭС является неразрушающим етодом исследования, что позволяет использовать в качестве объектов изучения сравновесные и метастабильные системы, к которым относятся, как правило, еальные многокомпонентные металлические расплавы.
Цель работы. Развитие метода РЭС для температурных и временных сследовании химического строения поверхностных слоев расплавов на основе нкеля.
В соответствие с поставленной целью решались следующие задачи: ) развитие методики получения расплавов с атомарно-чистыми поверхностями, зободными от загрязнений (окислов, элементов подложки);
-
исследование влияния скорости нагрева образца в твёрдом и жидком состояния на химическое строение поверхности;
-
развитие методики получения рентгеноэлектронных спектров при процесса: ограниченных во времени;
-
сравнительное исследование методом РЭС химического строени поверхностных слоев при нагреве в аморфном твёрдом и жидком состояниях;
-
использование термодинамического моделирования (ТМ) для расчёт химического состава поверхностных слоев расплавов и интерпретации данныз полученных методом РЭС;
-
применение разработанных методик для изучения влияния типа легирующег элемента (Mo, Nb, Zr) и металлоида (Р, В)' на возможность структурных переходов продолжительность релаксационных процессов в расплавах.
Объекты исследования. Объектами исследований являлис
легкоаморфизуемые расплавы, полученные нагревом аморфных лент: Zr6BNi20Ti2l Ni72ZrNBN, Ni72Nb,4Bi4, Ni72MoNBl4, Ni,wMo6Bi4, Ni8iP,,j, NiH2Bm. Все образцы был получены и аттестованы в ИМЕТ им. А.А. Байкова.
Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ п программе фундаментальных исследований Физико-технического института Ур( РАН по теме «Изучение структурных переходов и релаксационных процессов расплавах на основе переходных металлов» (госбюджет ГБ № 01860058325), пр финансовой поддержке гранта конкурсного центра фундаментальных пробле: металлургии (проект . № 97-18-1.4-67) и федерально-целевой программ! «Интеграция» (Контракт А-0015).
Научная новизна. Впервые применён метод РЭС для температурных і временных исследований расплавов на основе никеля, а также проведено ТМ дл анализа химического строения поверхности и интерпретации данных, полученны: методом РЭС. В результате чего удалось установить новые научные результаты: 1) возможность скачкообразного изменения химического строения поверхності расплавов при нагреве;
колебательный характер изменения химического состава поверхностных слоев сплавов с течением времени при переходе в равновесное состояние;
определяющую роль электронной структуры при температурных и временных оцессах в расплавах: зависимость времени релаксации и температуры ачкообразного изменения химического строения поверхности от доли валентной составляющей в химической связи между атомами;
идентичность изменений химического строения поверхности при нагреве в орфном твердом и жидком состояниях сплава Zr6oNi2oTi2o-
Научная и практическая ценность.
1.Расширена область применения метода РЭС для температурных и временных следований расплавов на основе никеля.
2.Показано, что ТМ может быть использовано для интерпретации и огнозирования экспериментальных результатов, полученных методом РЭС.
3.Полученные экспериментальные и расчетные данные способствуют іьнейшему развитию кластерных моделей строения расплавов.
4.Результаты температурных исследований расплавов указывают пути решения гросов управления химическим строением их поверхностных слоев и, как ;дствие, рядом свойств быстрозакалённых сплавов.
Положения, выносимые на защиту.
I.Возможность применения метода РЭС для температурных и временных
следований химического строения поверхностных слоев расплавов на основе
2.Применения ТМ для расчёта химического состава поверхностных слоев
:плавов и интерпретации данных, полученных методом РЭС.
3.Зависимость температуры скачкообразного изменения химического состава
іерхности и времени перехода в равновесное состояние расплавов от доли
іалентной составляющей в химической связи d-электронов никеля с d-(p)-
ктронами атомов окружения.
Апробация работы. Материалы диссертации были доложены и обсуждены 12 конференциях и 2 семинарах:
7th international conference on electron spectroscopy. «Chiba, 1997.
XV научная школа-семинар "Рентгеновские и электронные спектры химическая связь". Новоуральск, 1997.
14th International Vacuum Congress. Birmingham, 1998.
IX Российская конференция "Строение и свойства металлических и шлаков; расплавов". Екатеринбург, 1998.
XVI научная школа-семинар "Рентгеновские и электронные спектры химическая связь". Ижевск, 1998.
Asia-pacific surface & interface analysis conference. Singapore, 1998.
IX Российская Университетско-академическая научно-практическ конференция. Ижевск, 1999.
Thermodynamics and the chemical structure of melts and classes. St. Petersburg, 19S
31 Russian-German seminar on electron and X-ray spectroscopy. Yekaterinburg, 19
8th European conference on applications of surface analysis. Sevillia, 1999.
Семинар Института физики металлических жидкостей УГТУ. Екатеринбуї 2000.
Семинар ИМЕТ УрО РАН. Екатеринбург, 2000.
8th international conference on electron spectroscopy. Berkeley, 2000.
Asia-Pacific Surface & Interface Analysis Conference, Beijing, 2000. Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 статей и 10 тезисе
представленных в списке литературы в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из вводной част четырех глав и заключения. Работа изложена на 121 странице, содержит 22 рисуш 3 таблицы, оглавление и список цитируемой литературы из 106 наименований.
