Особенности структуры и свойств аморфных сплавов. Основные методы их получения. (29-54) Япония А5морфные металлы

Аморфные металлические сплавы (металлические стекла) характеризуются изотропией физических свойств (подобно жидкостям), наличием ближнего упорядочения в расположении атомов и отсутствием дальнего порядка (свойственного кристаллам). Структурное сходство обусловлено наследованием затвердевающим без кристаллизации сплавом строения переохлажденной жидкости. Поэтому атомная структура и свойства металлических стекол в еще большей степени зависят от состояния расплава, предшествующего разливке и затвердеванию, чем структура и свойства тех же систем в кристаллическом состоянии. Свойства: 1) Металлические стекла на основе железа обладают исключительной скоростью намагничивания, которая связана с высокой подвижностью границ доменов, обусловленной в свою очередь, отсутствием границ зерен, изотропностью среды и высоким электросопротивлением, гасящим вихревые токи. Большая группа аморфных сплавов железа с бором и кремнием применяется в качестве магнитомягких материалов. Удачное сочетание магнитных свойств с высокой прочностью используется при изготовлении магнитных записывающих устройств. 2) Это сплавы с высоким удельным электросопротивлением. 3) Обладают Высокими механическими свойствами – твердостью и прочностью на разрыв. Некоторые из них имеют сопротивляемость пластической деформации и ударную вязкость, не сравнимые ни с одной маркой стали. Повышенная твердость обусловлена затрудненностью пластической деформации аморфной структуры по сравнению с кристаллической. В кристаллах деформация осуществляется, главным образом, путем скольжения линейных дефектов строения – дислокаций, которые в аморфном сплаве отсутствуют. Поэтому деформировать его значительно труднее. Изотропность механических свойств делает аморфные сплавы очень ценными в создании композиционных материалов. 4) Высокая коррозионная стойкость обусловлена высокой гомогенностью структуры, несмотря на наличие двух и более компонентов. Химическая пассивность связана с однофазностью и отсутствием дефектов строения типа границ зерен. 5) Повышенная устойчивость против радиации обусловлена неупорядоченной атомной структурой, более устойчивой по отношению к внесению в нее дефектов, чем кристаллическая, под воздействием высокоэнергетических пучков излучений.Применение.Одна из важных сфер применения благодаря высокой однородности их состава и структуры в качестве припоев, не содержащих в отличие от проволочных кристаллических припоев связующих добавок, что обеспечивает большую прочность паяных соединений. Применение материалов с аморфной структурой пока ограничено. Во-первых, их не удается изготавливать в виде массивных деталей. Во-вторых, аморфное состояние не является термодинамически устойчивым, в силу чего в процессе эксплуатации изделия в нем могут происходить структурные изменения, приближающие систему к состоянию равновесия и сопровождающиеся снижением уровня свойств. Получение.Сущность процесса аморфизации заключается в подавлении зарождения кристаллов при охлаждении или, по крайней мере, в предотвращении экспериментально обнаруживаемой доли кристаллической фазы в образце. Склонность к образованию аморфного сплава определяется как кинетикой процесса зарождения, так и кинетикой ранних стадий роста кристаллов. 1) Охлаждение металлов из газовой фазы. Очень высокая скорость охлаждения, позволяет получать в аморфном состоянии ряд чистых металлов и сплавов а) метод вакуумного напыления: металл нагревают в вакууме (10^-6…10^-4). При этом с его поверхности испаряют атомы, которые осаждаются на массивную охлаждаемую подложку, б) в методе искровой эрозии в результате искрового разряда между электродами из распыляемого металла, погруженными в диэлектрическую жидкость, происходит локальное плавление и испарение материала электродов с последующим быстрым затвердеванием в окружающей жидкости с образованием аморфного порошка. 2)Закалка из жидкого состояния. Методы охлаждения с большими скоростями, позволяющими достигать высоких степеней переохлаждения жидкости а) метод спиннингования: закалка расплава происходит при растекании струи металла по цилиндрической поверхности быстро вращающегося диска-холодильника, б) расплескивание расплава: закалка происходит при расплющивании капли расплава между двумя пластинами, в) поверхностная закалка электронным или лазерным лучом используется для модификации поверхностного слоя металла. 3)Введение дефектов в кристаллический металл. Метод ионной имплантации: внедрение большого числа ионов в кристаллический электрод под действием высокой разности потенциалов. При этом в поверхностном слое металла за счет нарушений формируется аморфная структура. 4)Химическое осаждение и электроосаждение: а) преимуществом химической металлизации является сравнительно простое получение пленок аморфных сплавов с большой площадью поверхности, б) в основе электролитической металлизации лежит восстановление и осаждение на катоде-подложке ионов металла, образующихся при растворении анода в электролите.

84. Как обработать результаты измерений максимального давления в газовом пузырьке при различной глубине погружения капилляра в металле заданного состава? (см. Панфилов 25%)

85. Разработайте план эксперимента по определению влияния 4-х компонентов оксидного расплава на величину его вязкости.
Question is dead

86. Проанализируйте возможные источники систематических ошибок и предложите способы их выявления и устранения при измерениях гравиметрическим методом.

Опишите порядок проведения измерений методом отбора проб для оценки скорости процесса десульфурации металла шлаком. Рассчитайте погрешность определения искомой величины при среднеквадратичной погрешности единичного результата анализа металла на серу - 3*10-4 масс.% Определение скорости десульфурации металла шлаком.

Ванну металла покрывают слоем шлака, выдерживают некоторое время в неизменных условиях. Через определенные промежутки времени отбирают пробы металла, закаливают его и подвергают химическому анализу. В этом методе имеет место взаимодействие шлака с материалом тигля и окисление металла атмосферой. Для устранения взаимодействия шлака с тиглем последний изготовляют из материала, компоненты которого входят и в состав шлака. Чтобы избежать контакта расплавленного шлака со стенками тигля, применяют вращение тигля. При этом более тяжелый, чем шлак, металл образует вогнутую поверхность, и шлак собирается в центре, не соприкасаясь со стенками тигля. Для предохранения металла и шлака от окисления опыты обычно проводят под атмосферой Ar, N₂, CO или CO₂ . Для создания восстановительной атмосферы в печи можно использовать графитовый цилиндр, внутри которого на графитовой подставке-блоке помещают тигель. Благодаря окислению графита при нагреве в атмосфере печи содержится некоторое количество CO, предотвращающее окисление металла. Для подобных исследований пригодны печи сопротивления с графитовыми трубчатыми нагревателями (печь Таммана). Строят график зависимости «[S] – τ» (рис.). Через несколько точек на графике проводят касательные и находят tgα. Скорость десульфурации V = Δ[S]/Δτ =tgα, где [S] – содержание серы в металле, τ – время. Скорость величина не постоянная и со временем уменьшается.