Зміни властивостей на передкристилізаційних етапах. Причини високої корозійної стійкості аморфних сплавів. Феромагнетизм і феримагнетизм аморфних металів. Деформація і руйнування при кімнатній температурі. Технологічні особливості опору аморфних сплавів.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Зміст

Вступ

1. Зміни властивостей на передкристилізаційних етапах

2. Феромагнетизм і феримагнетизм аморфних металів

2.1 Феромагнетизм аморфних сплавів (Fe, Co, Ni) - металоїди

3. Особливості опору аморфних сплавів

3.1 Сплави простий метал - простий метал

3.2 Сплави перехідний метал - металоїд

3.3 Сплави перехідний метал - перехідний метал

4. Надпровідність

5. Механічні властивості

5.1 Пружність

5.2 Твердість і міцність

5.3 Деформація і руйнування при кімнатній температурі

6. Причини високої корозійної стійкості аморфних сплавів

Висновки



Вступ

Останніми роками значну роль в створенні нових матеріалів відіграють аморфні і наноструктурні стани. Аморфні і наноструктурні металеві сплави є об'єктами як фундаментальних досліджень, так і прикладних розробок.

В результаті постійного зростання інтересу до таких матеріалів, систематично проводяться міжнародні конференції з різних проблем їх вивчення і практичного використання. Особливо висока активність в даній області постерігається в США, Японії і низці країн Європейського співтовариства. Існують також прогнози про зростання числа областей і об'ємів застосування аморфних і наноструктурних металевих сплавів найближчим часом, що пояснюється унікальним комплексом їх властивостей, поєднанням електромагнітних, міцністних, корозійних і ін. специфічних властивостей цих матеріалів. Використання нових аморфних і наноструктурних сплавів як конструкційних матеріалів перспективно для створення приладів, машин і систем за допомогою яких можна вирішувати проблеми інформаційного забезпечення, енергозбереження, екології, підвищення ресурсу і безпеки сучасної техніки.



1. Зміни властивостей на передкристилізаційних етапах

Про структурні зміни можна судити по змінах властивостей. При цьому найбільше змінюються магнітні і механічні властивості, зокрема, положення точки Кюрі і пластичність.

При нагріванні феромагнітних аморфних сплавів до температур нижче температури кристалізації спостерігається підвищення точки Кюрі(Рис. 1).

Рис. 1. Зміна температури Кюрі аморфного сплаву Fe27Ni53P14Be6 залежно від температури Тa

При звичайних методах спостереження структурні передкристилізаційні зміни виявити досить тяжко, але про них можна судити по змінах властивостей. При цьому найбільш значно змінюються магнітні і механічні властивості, зокрема, положення точки Кюрі і пластичність.

Егамі висунув припущення про таке: оскільки температура Кюрі сплаву істотно залежить від його хімічного складу, то її зміни є скоріше наслідком змін в хімічному ближньому порядку (ХБП), ніж в топологічному ближньому порядку (ТБП), і вони відображають процеси впорядкування атомів у межах локальних областей. Егамі припускає, що зміни ХБП відбуваються при більш низькій температурі, ніж у випадку ТБП. Величина змін температури Кюрі при нагріванні конкретних аморфних сплавів може бути суттєво різна. Існують сплави, в яких дуже мале, а також сплави, в яких температура Кюрі при нагріванні знижується.

Пластичність аморфних сплавів при нагріванні зменшується, вона залежить від хімічного складу і може починатися при досить низьких температурах, порівняно з температурою кристалізації.

Для виявлення змін пластичності зазвичай проводять дослід на вигин. Вигин стрічкових зразків визначається максимальною деформацією, необхідної для їх руйнування. Зразок товщиною t поміщається між двома паралельними пластинами, відстань між якими L. Деформація

= t/(L -- t)

При вигині зразків з щільним приляганням пластин один до одного =1.

Можна припустити, що сплави на основі заліза, які містять металоїди двох сортів крихкі через те, що при нагріванні цих сплавів легко відбувається фазове розшарування. Однак, грунтуючись тільки на цьому припущенні, не можна пояснити чому немає крихкості в сплавах Ni-Si-В і Со-Si -В.



2. Феромагнетизм і феримагнетизм аморфних металів

Як добре відомо, в основі дії постійних магнітів, і магнітних осердь, виготовлених з кристалічних металевих сплавів і хімічних сполук, лежить явище феромагнетизму. Насамперед необхідно зазначити, що джерелом магнетизму є наявність магнітного моменту, який виникає завдяки власному спіновому моменту імпульсу електрона. Речовини, які здатні до сильного намагнічування (надалі Магнетики), можна поділити на так звані феромагнетики і феримагнетики.

У феромагнетиках всі магнітні моменти атомів паралельні один одному; в феримагнетиках магнітні моменти атомів антипаралельні: мають різну величину, так що сумарний момент не дорівнює нулю. Основна причина виникнення феромагнітного стану спонтанного намагнічування в таких речовинах - внутрішня структура їх атомів.

Феромагнетизм спостерігається в 3d-перехідних металах (залізо, кобальт, нікель), в деяких інших рідкоземельних металах, а також у сплавах на їх основі і інтерметалідах. Феримагнетики - це складні оксиди, які містять феромагнітні елементи. Так як всі перераховані речовини є кристалічними, можна було б припустити, що для паралельного упорядкування магнітних моментів необхідна наявність рівномірного розташування атомів. Однак в 1947 р. Бреннер спостерігав явище феромагнетизму. Експеримент полягав у отриманні електролітичним осіданням аморфної плівки Со-Р. Пізніше Губанов теоретично показав, що для впорядкованості магнітних моментів регулярність і симетрія атомних конфігурацій необов'язкові. Тим самим було обгрунтовано, що феромагнетизм може виявлятися не тільки в кристалах, але і в рідинах і аморфних твердих тілах.

Характерно, що в цьому випадку вектор магнітної поляризації має строго фіксований напрямок, спонтанна намагніченість прямує до насичення. При цьому завдяки особливостям обмінної взаємодії між магнітними моментами можуть проявлятися і взаємодії інших типів, відмінні від феромагнітного.

На (Рис.2) показаний найбільш простий випадок феромагнітного стану: магнітні атоми хаотично розташовані в просторі, але всі магнітні моменти шикуються взаємно паралельно.

Рис.2. Простий аморфний феромагнетик

Рис.3. Неупорядкований аморфний феромагнетик

Інший випадок представлений на (Рис.3). Тут магнітні моменти прагнуть взаємно зменшити один одного, при цьому феромагнітний стан абсолютно не насичений. Однак, оскільки кут між магнітними моментами не дорівнює 180°С, виникає можливість появитися спонтанному намагнічуванню. Такий стан, як вважають, дійсно може мати місце у з'єднаннях типу DyNi, що відносяться до неврегульовантх феромагнетиків, або сперомагнетиків. Припускають, що подібний магнітний стан виникає, коли в ряді з відносно слабкою обмінною взаємодією існує локальна магнітна анізотропія, внаслідок якої виникає невпорядковане розташування магнітних моментів у атомах. Наприклад у з'єднаннях РЗМ магнітна анізотропія виникає за рахунок того, що через сили нормальних спінових взаємодій, магнітні моменти іонів відхиляються в різні боки. У аморфному стані величина магнітної анізотропії та її напрямок також повинні локально відрізнятися, оскільки є локальні відмінності атомних конфігурацій. Через це паралельність між магнітними моментами, які зумовлені обмінною взаємодією, може частково порушуватися. І в результаті конкуренції процесів упорядкування та неупорядкування можуть виникати спінові конфігурації, подібні до тих, які показані на (Рис.4).

Рнс.4.Аморфний феримагнетик

Наявність локальної магнітної анізотропії слабо позначається на величині спонтанної намагніченості, а температура Кюрі при цьому знижується.

У аморфних металах зустрічається ще один тип магнітної невпорядкованості, що виявляється в таких кристалічних матеріалах, як оксиди (ферити), а саме феримагнетизм. Якщо аморфний сплав містить два сорти магнітних атомів: А і В (взаємодії АА - ВВ позитивні, а взаємодії А-В негативні), то виникає стан, в якому магнітні моменти А і магнітні моменти B протилежні один одному (Рис.4).

Коли магнітний момент В більший від магнітного моменту А або навпаки, виникає спонтанний магнетизм, який визначається як феримагнетизм. На (Рис.4) магнітні моменти А і В антипаралельні, але магнітні моменти атомів одного сорту можуть бути розорієнтіровані на малі кути і тому може виникнути вплив локальної магнітної анізотропії. Таким чином, залежно від локальних коливань напрямку магнітного моменту феримагнетики, як і феромагнетики, можна назвати неупорядкованими феримагнетиками або спериферимагнетиками. Прикладом аморфних феримагнетиків можнуть бути аморфні плівкові сплави на основі РЗМ з Fe і Со, дуже перспективні для застосування в пристроях магнітного запису. У магнітній поведінці таких сплавів проявляється так званий компенсаційний ефект, характерний для феримагнетиків взагалі.

Компенсаційний ефект полягає в тому, що, коли сума магнітних моментів атомів сорту А і сума магнітних моментів атомів сорту В - рівні один одному, спонтанна намагніченість повністю зникає. Важливими чинниками тут є концентрації атомів А і В (хімічни...