177 меньше минимально возможного угла поворота оси симметрии совершенной кристаллической решетки. При возникновении частичной дисклинации внутри кристалла образуется граница, по обе стороны которой части кристалла разориентированы на соответствующий угол. При введении в кристалл дисклинации кристаллографические
плоскости и направления оказываются искривленными, вследствие чего метрика становится неевклидовой, а дальний порядок исчезает. Дисклинации приводят к римановой кривизне кристалла. На рисунке 79 показан результат появления в кристалле положительной клиновой градусной дисклинации вследствие удаления из идеального двумерного гексагонального кристалла клина с углом 60
°
и смыкания берегов разреза за счет равномерной деформации. На рисунке виден характер искажений, связанных с такой дисклинацией. В окрестности центра дисклинации решетка сжата, на периферии, напротив, растянута. Хорошо видно, что кристалл при введении в него дисклинации превращается в некристаллическое вещество, в котором хотя и преобладают шестерные кольца вокруг атомов (в
представленном на рисунке плоскостном варианте, дальний порядок отсутствует. В объемном образце дисклинации образуют не однонаправленную, а трехмерную сеть.
Дисклинационная модель позволяет объяснить природу биения плотности аморфных металлических сплавов, обнаруженного экспериментально. Действительно, вблизи ядер положительных дисклинаций атомы расположены гуще, а вблизи отрицательных
−
реже. Рисунок 79
−
Структура идеального кристалла (аи кристалла с положительной клиновой дисклинацией. Центральный атом с нарушенной координацией выделен Обращение к дисклинациям позволяет описать механизм пластической деформации аморфных веществ. Под действием внешних сил в отдельных участках аморфной структуры может происходить аннигиляция дисклинаций противоположного знака. Энергия упругих искажений при
этом преобразуется в тепловую энергию, приводя к разогреву и кристаллизации локальных объемов вещества. Эти объемы оказывают наименьшее сопротивление движению лавины линейных дефектов. Происходит своеобразный пробой, и пластическая деформация локализуется в образующихся локальных полосах сдвига. Суммирование локальных пластических деформаций по всему объему дает результирующую пластическую деформацию. Таким образом, роль дефектов в процессах образования аморфной структуры имеет фундаментальный характер. Классификация аморфизующихся металлических систем Полученные к настоящему времени аморфные сплавы можно разделить на основе образующих их химических элементов на два класса металл- металлоид и металл-металл.
178 Сплавы класса «металл-металлоид»
1 Сплавы металлов VIIB и VIII группы периодической системы (Mn, Fe, Co, Ni, Pd) смол металлоидов (B, C, P, Si, Ge)
−
вблизи глубокой эвтектики при 20 мол. % металлоида. Наиболее изученные и важные в техническом отношении основы многокомпонентных композиций
−
Fe
80
B
20
и Pd
80
Si
20
. Дополнительный легирующий элемент повышает склонность к аморфизации, например, для сплавов Pd
78
Cu
6
Si
16
,
критическая скорость охлаждения ниже, чем для двойных сплавов Pd
84
Si
16
и Аморфизация этих систем происходит при скоростях охлаждения 10 5
−
10 6
К/с.
2 Сплавы благородных металлов (Ag, Au) и других переходных металлов (Mo, W, Nb,
Ti, Zr), содержащие 20 мол. % металлоидов, например, Ti-Si
15-20
, Ti
50
Nb
35
Si
15
, (W или Mo)
70
Si
20
B
10
, Перечисленные системы аморфизуются в относительно узком интервале составов. Входящие в состав сплава металлоиды
−
элементы-аморфизаторы
−
необходимы для того, чтобы понизить температуру ликвидус и обеспечить достаточно быстрое охлаждение системы ниже ее температуры стеклования с образованием аморфной фазы. Стабилизируя аморфное состояние, они также существенно влияют на магнитные, механические, электрические и другие свойства сплава. Сплавы класса «металл-металл»
1 Сплавы РЗМ с другими металлами (Cu, Ag, Au, Al,Ga, In, Sn, Ge и др) составов вблизи глубоких эвтектик при 20 мол. % второго компонента. Концентрационные
интервалы аморфизации соответствуют сплавам, богатым РЗМ: La-Au
18
−
26
, La
78
Ni
22
, La-
Al
18
−
34
, Gd-Fe
32
−
50 2 Сплавы металлов Fe, Co, Ni и Cu с переходными металлами Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, V,
W. Критическая скорость охлаждения
≥
10 7
К/с. Составы аморфизующихся сплавов меняются в широких пределах. Примеры сплавов этого типа Cu–Ti
35
−
70
, Cu–Zr
27,5
−
75
, Ni–Zr
33
−
42, 60
−
80
,
Nb–Ni
40
−
66
, Ta–Ni
40
−
70 3 Сплавы теллура с металлами Cu, Ag, Ga, In, Tl.
4 Сплавы щелочноземельных металлов Ca, Mg, Be с переходными Cu, Sr, Zr и Al. Из-за высокого сродства к кислороду ЩЗМ аморфизацию осуществляют в контролируемой атмосфере. Примеры сплавов с аморфной структурой Ca–Al
12,5
−
47,5
, Ca–Cu
12,5
−
62,5
, Mg–
Zn
25
−
32
, Mg
30
Zr
70,
Be–Zr
50
−
70
Скачать 3.56 Mb.