Антошина Ирина Александровна. Структурные превращения в аморфных сплавах на основе кобальта и железа, индуцированные ионным облучением

brief description

Антошина Ирина Александровна. Структурные превращения в аморфных сплавах на основе кобальта и железа, индуцированные ионным облучением : Дис. ... канд. физ.-мат. наук : 01.04.07 Обнинск, 2005 146 с. РГБ ОД, 61:05-1/1276

Обнинский государственный технический университет атомной энергетики
На правах рукописи
Антошина Ирина Александровна
СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В АМОРФНЫХ СПЛАВАХ НА ОСНОВЕ КОБАЛЬТА И ЖЕЛЕЗА, ИНДУЦИРОВАННЫЕ ИОННЫМ ОБЛУЧЕНИЕМ
Специальность 01.04.07- физика конденсированного состояния
Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Научный руководитель:
Доктор физико-математических наук,
профессор ХМЕЛЕВСКАЯ B.C.
Обнинск - 2005

2
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Введение 4
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 13
1.1. Структура и свойства аморфных сплавов 13
1.1.1. Структура аморфных сплавов 13
1.1.2. Свойства аморфных сплавов 17
1.2. Фазовые превращения в аморфных сплавах при нагреве 22
1.2.1. Термическая стабильность 22
1.2.2. Термически активированная кристаллизация аморфных сплавов 26
1.3. Влияние облучения на структуру и свойства аморфных сплавов 32
1.3.1. Облучение нейтронами и электронами 33
1.3.2. Облучение гамма-квантами 35
1.3.3. Импульсная лазерная обработка 36
1.3.4. Ионное облучение 39
1.4. Эффект дальнодействия при ионном облучении 42
2. ОБРАЗЦЫ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ 49
2.1. Образцы 49
2.2. Облучение 50
2.3. Рентгенографическое исследование 51
2.4. Измерение термоэлектродвижущей силы 52
2.5. Мессбауэровская спектроскопия на поглощение у-кваптов и
конверсионная электронная микроскопия 54
2.6. Дилатометрические измерения 58
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 60
3.1. Исследование аморфных сплавов на основе кобальта 60

з
Стр.
3.1.1. Реитгендифракционный анализ 60
3.1.2. Измерения микротвердости 85
3.1.3. Кристаллизация аморфных сплавов под воздействием лазерного облучения 89
3.1.4. Измерения температурных зависимостей термоЭДС 90
3.1.5. Явление возврата в аморфное состояние при пострадиационном отжиге 95
3.2. Исследование аморфных сплавов на основе железа 100
3.2.1. Реитгендифракционный анализ 100
3.2.2. Измерения микротвердости 108
3.2.3. Измерения температурных зависимостей термоЭДС ПО
3.2.4. Исследование сплава Fe77Ni2Sii4B7 110
3.2.5. Результаты элсктрошгомикроскопического исследования
аморфных сплавов на основе железа 113
3.3. Дилатометрические измерения 115
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ ЭФФЕКТА
ДАЛЬНОДЕЙСТВИЯ В КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ, КЕРАМИЧЕСКИХ И
АМОРФНЫХ МАТЕРИАЛАХ 118
4.1. Экспериментальные наблюдения эффекта дальнодействия в сплаве
шшоник (Ni-Cr-Fe-Mo-Ti-Al) 118
4.2. Экспериментальные наблюдения эффекта дальнодействия в
металлокерамическом сплаве ВК8 121
4.3. Наблюдение эффекта дальнодействия в аморфных сплавах на основе
железа и кобальта 124
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 129
ВЫВОДЫ 132

bibliography

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведено комплексное исследование радиационпо-пндуцировашюй кристаллизации аморфных сплавов на основе железа и кобальта, сравнение процессов кристаллизации аморфных сплавов в радиационном поле, при отжиге и при лазерном воздействии. Подобные эксперименты могут продвинуть нас в понимании физики происходящих процессов, а также и в развитии технологий радиационного модифицирования материалов.
Как показывают данные рентгеновской дифракции, начало радиационно-индуцированной кристаллизации сдвигается в область меньших температур по сравнению с началом кристаллизации при отжиге. Сдвиг может быть весьма значительным и составляет 100-300°С. Такая величина сдвига приводит к мысли, что облучение не просто интенсифицирует распад стеклообразного состояния, а изменяет схему фазообразования в сплавах, например, через формирование атомных кластеров с участием радиационных дефектов.
Экспериментально обнаружено, что фазовые превращения в аморфных сплавах существенно зависят от их химического состава.
При кристаллизации наблюдается сильное упрочнение и охрупчивание, достигающее максимума в узком диапазоне параметров, соответствующих фазовому превращению, т.е. в аморфно-кристаллическом материале при определенном размере кристаллических зародышей, армирующих матрицу. Причем, если при термически активированной кристаллизации максимум упрочнения совпадает с рентгенографически определенным началом кристаллизации (появление селективных пиков на фоне «гало»), то при радиационно-индуцированной кристаллизации этот максимум сдвинут к более высоким температурам, что по-видимому, соответствует определенному размеру кристаллических зародышей.
При лазерном воздействии кристаллизация аморфных сплавов происходит

130
при некоторой промежуточной мощности лазерного пучка, при этих же параметрах наблюдается и максимальное упрочнение сплава.
Сплавы на основе кобальта были подвергнуты пострадиационному отжигу, в температурном интервале между началом радиациопно-ипдуцировшшой кристаллизацией и температурой, при которой начинается термически активированная кристаллизация. В результате этих экспериментов было обнаружено явление «возврата» к аморфному состоянию, селективные пики на фоне аморфного «гало» исчезали, причем данные электронной микроскопии подтверждают это явление. Как видно из микрофотографий, на фоне аморфной матрицы появляются мелкие зародыши, которые в процессе пострадиационного отжига исчезают. Кроме того, о явлении возврата свидетельствует и вид электронограмм. Рефлексы, соответствующие кристаллическим образованиям, также исчезают.
Как уже говорилось, радиациоино-шщуцированиая кристаллизация н кристаллизация при отжиге имеют заметные отличия, что проявляется, во-первых, в снижении температурного порога формирования кристаллических зародышей в радиационном иоле, и, во-вторых, в изменении распределения кристаллических зародышей и их размеров, что проявляется в смешении максимума микротвердости.