Изменение атомного упорядочения при плавлении и аморфизации одно- и двухкомпонентных металлических систем в сплошных и островковых пленках тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

я 8 — 1 31

ИНСТИТУТ МЕТАЛЛУРГИИ УРАЛЬСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ■ АЩЗШ НАУК

На-правах рукописи

Г

ЖУКОВА Людмила Александровна

ИЗМЕНЕНИЕ АТОМНОГО УПОРЯДОЧЕНИЯ ПРИ ПЛАВЛЕНИИ И АМОРТИЗАЦИИ ОДНО- И ДВУШМОНЕНТШХ !ЛЕТАШЧЕСКИХ СИСТЕМ В СПЛОШНЫХ И ОСТРОВКОШХ ЕЛЕНКАХ

Специальность 02.00.04 - Фгзическая зсшия

А-зтарефарат диссертации на соискание ученой степени доктора химических наук

Екатеринбург 1992

Работа выполнена в отделении физико-химических методов исследования проблемной лаборатории черной и цветной металлургии при кафедре "Теория металлургических процессов" Уральского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института.

Научный консультант .- заслуженный деятель науки к

техники РСФСР, доктор технических наук, профессор ПШЕЛЬ С. И.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор БАУМ Б. А-;

доктор химических наук, ведущий научный сотрудник ПАСТУХОВ Э.А.;

доктор технических наук, профессор СКАКОВ К.А.

Ведущее предприятие - Институт химки УрО РАН.

Защита состоится 1«<3 в ч 1?Р ;.дк

на заседании специализированного совета Д 002.01.01 по присуждению ученой отеаеЕИ доктори наук при Институте металлургии УрО РАН.

Вани отзывы, скрепленные гербовой печатью, просим направлять по адреоу: 620219, Екатеринбург, ГСП - 812, ул. А^кцсека, 101, Институт металлургии УрО РАН, ученому секретари совета.

Автореферат разослан " <^3 " Я г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор химических наук

щ

/■3

МОИСЕЕВ Г. К.

гч-'„ .»>■ г-,-,;«:«

ГОСУДАР. • ^

БИБЛИОТЕКА "3" ■ ' -

ОБ^АЯ ХАРАКТЕР}ХЛЖА РАБОТЫ

Актуальность. Интенсивное развитие физической химии неупорядоченных конденсированных состояний вещества (атвдого и аморфного) обусловлено расширением сферы практических применений в вая-нейшх отраслях промышленности, таких как неталлургия, энергетика, машиностроение и др. Получение материалов с заданными механическими и физико-химическими свойствами тесно связано с разработкой и научным обоснованием способов управления процессами зтруктурообразования. Поэтому вопрос о взаимном располоненки атомов является одним из центральных в изучении веществ в неупорядоченном состоянии.

Существуйте представления о строении липких и аморфных металлов и сплавов разбиваются на рад подходов, порой взашлокс-шзчавдих, освецэшшх ту или иную сторону проблемы. Неоднозначность в понимании имеющейся информации обусловлена не только зазгичияш в интерпретации результатов экспериментов, но и неточностями исходных экспериментальных данных- Накопленный мате-)иал нуддается в рассмотрении его с единых позиций п с еданооб-)азвш учетом погрешностей, связанных с обработкой первичной ¡нформации.

Ведупдеся в настоящее время интенсивные исследования взаимо-еязи строения гадкого и кристаллического состояний, позволяю-ие сформировать принципы управления структурой е качеством выдаваемого металла, подчеркивают актуальность вопроса о степени аследования расплавом структурных особенностей кристалла и ме-акпзме перестройки кристалл - гнцкостъ.

Необходимо более глубокое понимание механизмов структурооб-ззованзя в особом вице некристаллических объектов -.тонких, в ом числе островновых, пленках (Ш), которые находят все более сроков применение, в частности, в микроэлектронике, лазерной гхнике. ....

ель -работы. Получение новой и обобщение имеющейся информации б атомном упорядочении в липких и аморфных металлических плен-эх и об изменении его при переходе из кристаллического состояла в жидкое и аморфное. Для достижения этой цели усовершенст-сваня методика анализа дифракционных данных. °тод исследования - электронография. В отличие от нейтроно- и

рентгенографии выбранный метод структурного анализа позволяет фиксировать изменения дифракционной картины в ходе быстро протекающих процессов плавления кристаллических объектов, релаксации аморфных сплавов с визуальный наблюдением на экране электронного микроскопа, а такге изучать строение тонкопленочных объектов. Съеша в проходящем излучении дает возможность исследовать строение расслаивавдихсй расплавов в пределах области несмешиваемости, поскольку дифракционная картина содержит информацию об обеих нздких фазах, .в то время как регистрация отраженного от поверхности расплава излучения в рентгенографии позволяет подучить сведения только о верхней (более легкой) из расслоившихся гздк остей.

Основные методические особенности данной работы:

- анализ всей совокупности максимумов функции радиального распределения атомов (ФРРА) в пределах области упорядочения;

- уточнение структурных параштров расплавов с учетом эффектов обрыва структурного фактора О (Б);

- построение модельных кривых 0($) ,

позволили получить Солае полное представление о строении еидких и аморфных металлов и сплавов, чем по анализу одного только первого максимума. Научная новизна

- Разработана более точная методика расчёта заннейших параметров ближнего порядка (кратчайшего ыекатданого расстояния , координационного числа , среднеквадратичного смещения атомов Щ ) с использованием экстраполяции верхнего предела интегрирования структурного фактора от экспериментально достигаемых значений до 5--**°. С учетом уточненных значений

у,00 ОО °

14 и др. ив результате анализа наряду с первым и по-

следующих максимумов .ФРРА обобщены и систематизированы иыевш-еся и подученные авторам данные о строении пленок металлов и сплавов различной толщины, в хидком и аморфном состояниях, что позволило внести в уже существовавщую'классификациа металлических расплавов поправки, согласованные по совокупности структурных характеристик, получаемых из ФРРА.

- Проведен анализ изменения дифракционной картины металлов с плотнейшей {ЛЕ , РЬ ) и относительно рыхлой структурами непосредственно в процессе их плавления с последующим построе-

каем ОРРА на разлачкнх стадаях искажения с разрушения кристаллической решетки. Получены.новые сведения о взаимосвязи структуры - йлиянего порядна со структурой кристалла.

- Дано дополнительное обоснование модели атомного упорядочения

л расплавах ЩК металлов, базирующейся на икосаэдре в первой координата, в различней степени неказенном у разных металлов в зависимости от особенностей электронного строения атомов. Рассмотрено строение 4-5 координационных сфер, формирующиеся вокруг икосаэдра. Уклонения от идеального многогранника в чистых жидких металлах связаны о появлением в расположении йликайших атомных соседей элементов симметрия, свойственных ОЦК структуре, отмечавшихся в отдельных расплавах и ранее.

- Исследовано строение расплавов бинарных металличеових систем с облзстьп расслоения в гадком состоянии

(зО-ТС » М1 ) ^ак внутри, так и за цределами купола не-

смешиваемости.

- Из обобщения .дифракционных данных по строении бинарных металлических расплавов систем с различными диаграммами состояния

предложен размерный критерий 5У/ полноты смесизаеыостз в яцдком состоянии, предетавлявсий собой относителькуэ разность атомных диаметров компонентов и позволяющий оценить характер сме-

шения з растворах от идеальных до расслаивавшихся. Найдена корреляция величины размерного критерия с эвтектической концентрацией Сэ размерам области расслоения на диаграмме состояния. С использованием критерия и модели строения смешанных ыикрогруп-г, пир овса атомов на основе координационных многогранников '¿рапка-ТСаспера объяснено существование преимущественных концентраций металлических эвтектак.

- Получены аморфные тонкопленочные вакуумные конденсаты шести одно- и двадцати дзухяомпонентЕнх металлических систем. Вшзлена общая особенность блигпего порядка в ОП: более компактная упаковка атомов, чем в массивных образцах. Уплотнение атомного упорядочения з СИ плотных металлов достигается за счет сокращения ' ыеатомкых расстояний -Г} , а в рыхлых - сопрозощается увеличением мегатоннах расстояний ^ и 2 ^ . Изменение соотношения размеров атомов влияет на полноту смешения компонентов в бинарных конденсатах по сравнению с массивными сплавами.

- Установлена однотипность механизма разрушения 1ЦК структуры о образованием икосаэдричесвого ближнего порядка при плавлении ые-

таллов (термическое воздействие) я аморфизации переснщешшх ЩК твердых растворов (коппозиционный фактор). Практическая значимость. Методические разработки, которые могут быть использованы и в .других дифракционных методах, шрокпй круг исследованных систем с различными типами мезатомного взаимодействия позволили рассмотреть и систематизировать с единых позиций оведения об одно- и двухкомпонентных металлических расплавах.

Предложен более надежный способ отличия объектов с блшзшм порядком от микрокристаллических по параметрам ФРА, чем по структурному фактору, полезный как в научных исследованиях, так и"при решении технических задач.

Разработана методика определения состава .двухкомпонентных за-куумных конденсатов по оптической плотности образцов-свидетелей при испарешш компонентов из разных источников.

Результаты работы псаользултся и учебны:: nwcm: .для студентов специальности IIC4, вклдчены в ряд монографий и з учебное пособие по теории металлургических процессов для вузов страны.

Разработаны рекомендации по напылению ыедно-германиевых покрытий медных зеркал в технологических лазерных установках, позволившие увеличить продолжительность их работы в 2 - 2,5 раза. В результате внедрения получен экономический эффект 21,5 тыс. руб.* (доля ЯШ). Нз способ нанесения защитных тонкоцленочшх аморфных покрытий получено авторское свидетельство на изобретение.

По совокупности подученных результатов настоящая работа, выполненная в соответствии с постановлениями Государственного комитета по науке и технике, координационными планами Академии наук и меявузовской программой "Металл", моиет быть квалифицирована как новое научное направление "Совершенствование методов ана-.лиза'и определение изменении атомного упорядочения прй плавлении и амортизации сплошных и островковых металлических пленок". Апробация работы. Основные разделы диссертационной работы докладывались и обсуадались на I - 711 Всесоюзных конференциях по строению и свойствам металлических и шлаковых расплавов (II74, 1176, К78, liso, 1183, IS-86 гг., Свердловск0 г. - Челябинск); Всесоюзных конференциях ао строенив и свойства:', аморфных тел (Пкевск, Г-S4, гг.); II и III Всесоюзных совещаниях "Сизи-КОХ1ПИЯ аморфных (стеклообразных) металлических сплавов" (Москва, Г-£5, Г:&- гг.); Всесоюзном совещании "Теплофизика гето-* —-

з ценах 1288 г.

стабильных гидкостсй з связи с явлекнями кипения и кристаллизации" (Сзердлозск, 1965 г.); III Всесоюзной конференции."За-., коноыерности формирования структуры сплавов эвтектического типа" (Днепропетровск, 19 US г.); семинаре "Метопы исследования структуры неупорядоченных металлических систем (аморфных и ¿каких)" (диез, 11.85); Всесоюзном семинаре "Взаимосвязь зндкого и твердого металлических состояний" (Свердловск, 1907 г.); III Всесоюзной конференция "Проблем исследования структуры аморфных металлических силавоз" (Москва, 1988 г.); научно-техническом семинаре "Близний порядок в металлических расплавах и струк-турночувстаительные свойства вблизи границ устойчивости фаз" (Львов, 1938 г.); всесоюзном семинаре "Лазерная техника и технология" (Вильнюс, 1988 г.); II Уральской конференции "Поверхность и новые материалы" (Ижевск, 1988 г.); II Всесоюзном совещании "Метастабилънае фазовые состояния - теплофизические свойства и кинетика релаксации" (Свердловск, I98D г.); 12-м Европейском кристаллографическом совещании (Москва, 1989); 1-м Всесоюзном симпозиуме "Методы дифракции электронов в исследовании структуры вещества" (Москва, 1991 г.). Пуб.тгкэгг'я тчяя'.'-тьтптпг1 -чтботч. Основное содержание диссертации опубликовано в 60 печатных работах, з том числе одном авторском свидетельстве на изобретение и в учебном пособии. Нэ защиту выносятся следующие основные положения работы.

1. Связь смещения вериины первого максимума ОРРА ери изменена верхнего предела интегрирования структурного фактора

с присутствием в однокомпонентном металлическом расплазе по крайней мере двух характерных кратчайших межатомных расстояний

■fi и -Г/ , отвечающих двум различным типам мегэтомного взаимодействия в областях упорядочения - составляющих двухструк-турной модели металлических расплавов. _

2. Методика уточнения величин -Т4 , . U* , получаемых из ФРРА, с учетом эффектов обрыва структурного фактора и систематизация металлических расплавов по строению с использованием уточненных параметров ближнего порядка.

3. Модель блианего порядка гидяпх ПЦС металлов на основе икосаэдра в перьай координации. Характер и причины неодинаковых уклонений от идеального многогранника у разных металлов. Связь отличительных особенностей строения расплавов ЩК металлов с различиями относительных среднеквадратичных смещений атомов в

кристалле вблизи Т^ и в шш состоянии. Характер взаимосвязи кратчайшего межатомного расстояния и атомного объема Уд при нагревании расплавов.

4. Универсальность геометрии разрушения- НДС решетки при воздействии различных дестабилизирующих факторов.

5. Общие для различных кристаллических структур особенности искажения решетки, приводящие к исчезновению дальнего порядка

с образованием нидкой или аморфной фаз, которые наследуют измененные в процессе перестройки черты структуры исходного кристалла.

6. Размерный фактор, связывающий соотношение размеров атомов хидких компонентов с характером смешиваемости в бинарных расплавах и типом диаграммы состояния. Обоснование группирования металлических эвтектик вблизи некоторых значений эвтектической концентрации.

7. Особенности блютего порядка в аморфных островковых пленках, отличающие их строение от массивных лидких и кристаллгаес-ких фаз и приводящие к изменению характера смешения в двухком-цонентных пленках вследствие изменения размерного ¡рактора в системе в ультрадисперсном состоянии.

Объем паботы. Диссертация состоит из введения, 8 глав, заключения и приложения. Изложена.на 316 стр. основного текста, включает 121 рисунок, 33 таблицы и библиографический список из 357 наименований.

СОДЁРШИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, изложены научная новизна и практическая значимость результатов исследования.

В первой главе кратко освещено состояние вопроса. Из анализа рассмотренных концепций строения' металлических расплавов вытекает, что каждая из них, будучи основанной на некотором идеализированном образе (например, кристаллическая решетка или плотная случайная упаковка .кестких сфер (ШУИ!)), удовлетворительно описывает лишь узкий круг систем или отдельные особенности ближнего порядка, не объясняя ряда деталей строения.

В рамках квазикристадппеск.ой модели не находят объяснения сокращение межатомного расстояния при плавлении плотных металлов, прогрессируодее с повышением температуры и указывающее на более радикальное изменение атомного упорядочения, чем измель-

чение блоков кристаллической структуры, отсутствие на С-РРА ряда межатомных расстояний, свойственных кристаллу в пределах упорядоченного микрообъема, существенные различия в строении рыхлых металлов "в кристаллическом и расплавленном состоянии.

Модельные представления, рассматривающие строение шдкости как упаковку сферических атомов вне связи со структурой кристалла, несмотра на определенное согласие расчетных и <,Р?А с экспериментальными для ¿идких металлов с плотными структурами представления, не отранают имеюциеся различия строения расплавов разных ыеталлоз. Преобладающая структурным элементом 1ЮУ11С является икосаэдр в первой координации, однако вопрос о распределена: атомов следующих координационных сфер остается открытым. Строение ецдких металлов с высокой долей козалентного взаимодействия не поддается описанию в рамках модели кестких сфер.

Двухструктурная модель объединяет оба вышеупомянутых подхода, доцуская существование в расплаве двух видов упорядочения: с отдельными элементами кристаллической структуры и с менее' упорядоченной сферической упаковкой атомов. Их.выявление основано на анализе ке только первого, по и последуавдх мзк'скыумов С??А. Вопрос с взаимном пространственном размене кик двух структурны:-: мотивов тск2э явился объектом данного исследования.

Наряду с отмеченными различиями в толковании экспериментальных данных неоднозначность выводов о строензп: расплавов вызывает неточности, связанные с обработкой первичной информации, з частности, с расчетом ОРРА в ограниченных, пределах, что приводит :-: искаженна величин параметров ближнего порядка. В связи со сказанным необходимо совершенствование приемов, СЕигавдих эффекты обрыва С[($).

1;тлогоп:-ше вопросы з полной мере относятся и к Си парным металлический расплавам, наименее исследованными из которых являются расслаивающиеся. Имеюзийся экспериментальный материал нуждается в систематизация по параметрам блигнего порядка и- установлении связи мегду строением раоплавов, типом диаграммы состояния и особенностями взаимодействия компонентов.

Представления о строении расылазоз неразрывно связаны со структурой металлов и сплавов в аморфном состоянии, фиксируемом закалкой из жидкого состояния или конденсацией пара. Стабилизации некристаллических конденсированных фаз способствует

формирование тонкопленочных и островковых конденсатов, особенности с трук тур о о бра зова епя в которых обусловлены переводом вещества в ультрадисперсноэ состояние. Недостаточная изученность причин появления в Ш отруктур, отличных от массивных образцов, обусловливает необходимость исследования этих объектов.

Исходя из изложенного . определены задачи данной работы.

Во второй главе рассмотрены методические особенности обработки и интерпретации дифракционных данных, принятые в настоящем исследовании.

Образцы поручали термическим и электронно-лучевым напылением навесок сплавов соответствующих состазоз или смесей чистых компонентов на коллодневые подлогш, химически инертнне по отношению к исследуемым веществам. Дга получения пленок систем с сильно различающимися упругостями паров компонентов (JVí -Мо , Nt.'-//b , Си - Gü н ДР*)» вызывающими изменение состава конденсата по сравнению с составом испаряемого сплава, напыление проводили из отдельных тиглей при регулировании скоростей испарения компонентов. Разработан способ определения состава двухномпокентных пленок по оптической плотности образцов-свидетелей, Еэшляемых одновременно с исследуешми на стеклянную пластинку. Толщиь'. осацдаемых пленок составляла 10 - 100 км. Тонкие пленки ( 10 - 20 ны), как цразлло, представляли собой островковые конденсаты со сродним размером частиц ~10 нм. Атомное распределение з пленках тол^ной более ~ 20 нм не отличалось заметно от строения мзссевекх образцов, что позволило распрос-' транить еэ них вывода, полученные в работе для сплошных пленок.

Съемку зледтронохрамм проводили на фотопластинки с последующим их фотометрирозанием, получением кривых интенсивности и структурных факторов Q(S)in. расчетом <5??А б соответствии с уравнением Цернлке-Прикса gg

в котором X¿ - мольная доля компонента, - его относительная рассеивающая способность, j - нормирующий многитель, -средняя плотность расплава, £> = , Jf - число ком-

понентов в сплаве. Модельные структурные факторы вычисляли согласно выражению

«< и * Ъ'У ________ -

где 7// '- число видов областей упорядочения, -А^ - наибольшее число координационных сфер в структурный составляющих, - координационные числа в сферах радиуса:.® 'Ту .

3 качестве значений в расчетах использовали мекатом-

расстояния, определяемые из максимумов '*??А. Координационные числа находили, добиваясь наилучшего согласия расчетных к жсперпменталыаах кривы::

Расчетам модельных структурных фяктсроз ля перексп-

юго числа координзцпзпп.-х сфер в упорядоченных микрогруппи-¡озках и различного характера их чередования, отражающего стро-вие как плотных, тзк и рыхлых металлов, подтверждена структур-:ая обусловленность максимумов ФРА, слецупзпх за первым. Уста-овлено, что воспроизвести на кривых особенности, в част-

ости, "плечо" на первом дифракционном максимуме рзсплазов рых-ых металлов, удается лишь с учетом всех выявляемых еэ «2РРА труктурных пиков в пределах облзсти блпгнего порядка протяган-остыэ 5-6 мггзтсмнах расстояний.

Показано, что свойственное металлическим расплавам сметете :рвого максимума *РРА с изменением верхнего предела нктсгриро-:нпя Бв (рис.1), отсутствует нз модельных кривых для одной груктурнзй составлякхдей (рис.2), следовательно, обусловлено юе^; строением первой координационной сфера, вклачакцей дане части:: мэгаллоз не менее двух кратчайших межатомных расстся-~2 ^ :: ■Г< . Зклзд в структурный фактор-мекьвего из них по-шеи по сразненио с вкладом большего в области больсих $> , этому обрыв "хзоота" кривой приводит г пощ-ленкой по-

ре информации о мсньсеы из расстояний в рзссчпткзземсЙ ¿РРА смещен::!: первого пика к бсльсим -Г .

Величина смгдензя зависит как от , так и от различия гду А и V; : <?> = [( Г, - г; )/л£ос;. При 13 $

обычно досттттамкх пределах *гэ6 - (100 - 120) первый • 2РРА расцепляется на .два. Результаты проведенных расчетов ^лэсуктсл с наблцдзекзм рзсзезлсниеы в бинзрных эвтектических й£ - ЙИ ) и расслаивавшихся расплавах &2 -РЬ ).

Однотипный вид экспериментальных зависимостей Т/ ( 5В) У

0,Ък

032.

ОЬО

0,2В

£>2£

О^М

•г-3 • /Г-

' 1 • •

г-," I4

о< £ 4 • 0 < 0 0 1 •• - ? |< • т I ...............> ■ ^.

2

0,28 <?30 <132 НМ

■ I I I-р—I-1-1-1—

60 80 -100 . КО

Рис.1. Изменение абсциссы первого какспадуыа СЕРА расплавов металлов с верхним пределом интегрирования

Рис.2. Первый максимум парциальной СРРА цепочек олова при различных пределах интегрирования : $н = 13

нм

-I.

М 1 "

72, 2 -

3 - 120 нм"

всех исследованных металлов (рис.1) позволил аппроксимировать их функциями вцда

(3)

в которых У/ - истинное среднестатистическое значение кратчайшего мегатомного расстояния в расплзве, соответствующее

« т.е. свободное от эффектов обрыва; а - величины, ■ имеющие размерность длины и зависящие от црпроды расплава и температуры. Рассеяние экспериментальных точек относительно расчетных кривых (рис.1) одинаково во воем проанализированном диапазоне величин $8 ; среднее относительное отклонение не превышает 2,5 %. Над аппроксимирующей зависимости выбран в соот-

ветствин с экспоненциальным затуханием структурного фактора с увеличением S .

ч ТТл

"Аналогичные зависимости характерны и для величин и м* , определяемых соответственно по площади под первым максимумом vPPA и его полуширине. Уточненные значения -ff, и оказались на несколько процентов меньшими большинства приводимых в литературе, особенно полученных при невысоких Se .

' ПредлоненныЛ способ аппроксимации позволяет получить наде.-i-ные значения важнейших структурных параметров однокомпонентнкх расплавов .даже при ограниченных экспериментально величинах "р& .

Третья глава посвящена анализу строения гэдпзх металлов с учетом отмеченных методически:: особенностей.

¿ицкие металлы с рыхлыми структурами предплавления, имеющие "плечо" со стороны больших на первом максимума Ч(S) с абсциссой и высотой kf , характеризуатся преимущественно кратным чередованием меяатомных расстояний и /"/ Я-Г/и

mrt (П. ,m = If*2,3...), причем ,rimax= 5,"W= 3.

Расстоянию Г, отвечает упорядочение атомов с высокой долей ковалентного взаимодействия и низким координационным числом

2=2 (цепочки), расстоянию - упорядочение с 2 ~ 8 - 10 и связями металлического типа, названное шаровой упаковкой.

Повышение "плеча" на первом пике С (2) расплава сопровождается усилением уклонения от модельной сферической упаковки (ПСУ1£) по всем параметрам и <*РРА, т.е. увеличением доли направленности взаимодействия (табл.1).

С построением модельных кривых интенсивности по выявленным из 'ГРРА расстояниям более детально исследованы гадкие Sft , (?а и 5i , на примерах которых рассмотрены варианты пространственного совмещения двух структурных составляющих с кратчайшими

-t'i и Т1 . Подчеркнуто, что второе межатомное расстояние -Г/ . отвечающее металлическому взаимодействии, в отличие от утверждений многих авторов не появляется в металле только после плавления, а присутствует и в кристалле, но доля его в расплаве повышается в результате разрушения части ковалентных связей.

Иное чередование максимумов ,;РРА у гадких металлов с плотными (ПуС, ПЗУ}, Дтруктурамп предплзвленля: зних выявляется последовательность расстояний fi , "^гГ, "^fS, ~-Tf уК • близкая к мотиву в плоскостях (III), и чередование -Г< , 2-Т\ ,

Таблица I

Структурные параметры гадких металлов с рыхлыми структурам! пре подавления, вблизи температуры плавления

талл

V/,

% %

г%

% ч % %

г

&1

ва ёЬ 6с Йл

0,87 0,76

0,56 0,48 0,45 0,42

. 1,18 1,16

1,18 1,30 1,30 1,26

1,46 1,43

1,13 1,23 1,21 1,15

2,08 •1,98

1,92

1.96 1,94

1.97

3,13 2,92

2,87 2,87 2,85 2,90

2,34 2,26

2,04 2,01 1,96 2,00

3,14 3,12

2,90 2,88 2,78 2.88

0,43 0,45

0,58 0,58 0,57 0,56

ПСУ1С

- I -

1,86

2,65

1,66 | 2,66

0,64

З-Р« (1*4 ^ ). Эти две последовательности образуют единую микрогруппировау с икосаэдром в первой координации. Рассмотрен геометрия перестройки кубооктаэ.дра (К) ПК структуры в процесс плавления в икосаэдр (И). При переходе Г.—Я сокращается на 5,2 расстояние мехду вершной и центром многогранника, уменьшается его объем С V* = 2,37--г, 3, = 2,18 -Г,3). Уплотнение 13-атомной группировки в результате перехода К—II приводит к появ ленив вокруг нее дополнительного свободного объема, облегчающе го смещение атомов следующих координационных сфер и способству ющего расширению очага деформации со структурой расплава вглуб; кристалла от дефекта, на котором он зародился. -

Отклонения структурных параметров расплавов 1Щ металлов, определяемых из £РРА, от соответствующих модели на основе идеального икосаэдра служат мерой направленности межатомных связе] что позволяет объяснить различия в строении расплавов изоморфных в представлении металлов. Еыявлена корреляция ближнего порядка со строением внешних электронных орбиталей.

Различая проявляются, в частности, в форме первого максимумг 4РРА: у расплавов Си , (Ь (внешние 3 -электроны), Я С- (4$) он практически симметричен, а у гадких металлэз Лд, Лц , Р[> (внешние в расплаве 4с1 - и 5с1 -электроны) со стороны болыиа р имеется наплыв, разрешающийся лишь при достаточно высоких (>110 ни-*) и отвечающий радиусу второй координационной

сферы СЦК структуры. Дензнаки упорядочения с элементами симметрии последней обусловлены перекрыванием 4 и 5¿/-орбиталей,— распределение плотности электронов на которых отлично от сферически симметричного. Влияние направленности взаимодействия заметно ослабевает с расстоянием и сказывается в области первого п второго максимумов ОР?А, тогда как последующие отвечают модели вэ основе икосаэдра.

Различия бли:зего порядка в расплавах 1ЦК металлов наглядно представляет схема изменения атомного объема Уд о увеличением кратчайшего расстояния /у в приведенных координатах Уа* -Г* (рис.3).

Фл3

Рис.З. Изменение атомного объека металлов в твердом и гадком состояниях с ростом кратчайшего меаатомного расстояния

Ввиду различающихся величин сокращения межатомного расстояния при плавлении А?™п тэткг, соответствуйте расплавам

Си , Со0 ^ в Лд, Ди , РЬ . Р1 по-разному со-

относятся с кривой Vа './• Первые близки к ней, а вторые,

как отмечалось выше, уклоняются от сферической упаковки. Стрелки А& и СО указывают на изменения в строении расплавов при повышении температуры, состоящие, в частности, -в сокращении У/ и возрастают и сопровоздавдиеся неравномерным распределением свободного объема в исследованном интервале температур.

Рис.3 отракает интересную особенность изменения строения расплава при повышении температуры: в отличие от кристалла оно происходит не в соответствии с параболой (/}*), на которую попадает фигуративная точка металла после плавления, а путем перегруппировок атомов в ходе множества микропереходов от одного блшкнсго порядка к другому, бесконечно мало от него отличающемуся, со своими значениями величин -Г/*, У^, £ и функцией Яри неравновесном нагреве (охлаядении) перестройки на пути -Л& ( ЬЯ) или СЮ (©С ) могут не успевать происходить, что обусловливает, в частности, возможность закалки расплавов с различны:.: свободным объемом, оказывающим влияние на качестзо аморфного продукта. Чем выше температура перегрева расплава перец закалкой, тем длиннее цепочка перестроек, которую необходимо пройти гадкой кли замороженной аморфной фазе на пути к кристаллической структуре, тем меньше критическая скорость охлагденля для получения аморфного состояния и выше его устойчивость.

Различая строения расплавов 1ЦК металлов проявляется и в неодинаковых вкладах в полное среднеквадратичное смещение

¿2 = Щы, + (4)

составляющих, связанных с динамикой тепловых колебаний и со статическим разбросом центров колебаний, разделенных'в предположении их независимости. У швдих Си , Со превалирует величина

Ы$т, а у ЛдЛи.РЬ ,3п

- Удин' что свидетельствует о повышенном позиционном упорядочешш последних. Различия и* нэчи-нают_сказыватъся в твердом состоянии вблизи Тг,л- Значения {й^ -= \Ы* /3 = ЩК металлов при Т^, рассчитанные по величинам

характеристической температуры с учетом ангармоничности колебаний, свидетельствуют об уменьшении-относительного критического смещения атомов, приводящего к плавлению, с усилением направленности взаимодействия в металле в ряду:

Ме Со Л( Си РЬ Яя Яи Н #

^ 0,074 0,074 0,074 0,073 С,070 0,069 0,067

р=~ - 17 -

вреднее значениеУ- 0,072-Г, отвечает переходу первых i томных соседей к ивосаэ.дрпчесЕой координации, т.к. при этой ветчине смещения из вершин кубооктаэдрз атомы сбдиааатся с цент-

алыш:.: ка = 0,9505?Г/...- - ------- -----------------------

и>'яьлецкые различия иодтзерздекы и при сопоставлении соотносили ■Pc / -Г/ , где I - номер пика кривой g(fj= ftfj/f* , а -Гг = согласно уравнении (3).

Металлические расплавы вСлиэхг Т разделены по величинам "iJ-Tt , причем Них металлы ( Си Со ) и , Ли ,Р1 ) попада-т в разные группы (рис.3 и 4). ¡Интервалы значен ¡7/•/", колу-

не. 4. Схема чередования максимумов С??А жидких металлов и в моделях расплавов на основе икосаэдра и ПСУПЗ

:еных групп не перекрываются, т.е. однозначно соответствуют ¡иной группе расплавов. О si согласованно смещается к больням

значеЕлям / Ъ в' направлении ПСУЫЗ, И — I — II — III, т.е. с усилением уклонений от твердосферного приближения (пунктир). Если ранее все плотные металлы по близости величины к значению 1,86, отвечающее модели ЛСУГС, объединяла в одну группу, то использование более чувствительных к особенностям ближнего порядка характеристик ФРРА позволило уточнить распределение металлов по группам в соответствии со строением расплавов.

Расширение совокупности анализируемых структурных параметров с привлечением величин Бу/}, £ , 1£//}3 и др. привело к разделению второй группы раплавов на подгруппы Па (Рс} , Р{ ,Ди , РЬ ,

и 116 (5/?, Ы, ), акзретьей'отнесли лишь кцдкие ,7е . Разделение обусловлено разлзяиями в пределах

II группы величин С-, Д^лл, знака Д-С"" , но объе-

диняют ех близкие значения 2 > • Комплексный анализ

структурных параметров позволил согласовать выводы по отдел! л взятым характеристикам, сформировать более детальную классификацию адких металлов по их строению.

В четвертой гдзве обсуждены результаты видеосъемки дифракционной картины сплошных полпкристаллпческпх пленок плотных (Ж, РЬ ) и рыхлых (ёгЬ) металлов в процессе их нзгрева и плавления. Последовательность разшваЕЕЯ, исчезновения и смещения днфракци-.онных линий позволяет утверждать, что симметрия кристалла не сохраняется в расплаве при дзет в мпкрообьог.ах радиусом в одну координационную сферу. Разрувение решетки происходит в результате появления микронеоднородностей в блигзйаем окружении атомоз, " не совместимых с трансляционным дальним порядком.

При плавлении 1Щ металлов формируются икосаэдрические конфигурации, что подтверждено анализом ФРРА на разных стадиях искажения решетки и расчетами ыодельЕых для трушшрэзов атомов на основе кубооктаэдра и икосаэдра с последующим сравнением их с экспериментальными.^3^. .

Высказано утвергдепие, что плавление ШК кристалла осуществляется через промежуточную стадию кратковременного формирования квазшгрисгалла с пносаэдрическпм ближним порядком.

Плавлению олова предшествует искагение решетки (рис.5), приводящее к потере устойчивости вследствие нарушения идентичности окружения атомов в вершнах (I), на ребрах (2) и в центре ячейки. В рашшве выявляется элементы переходной структуры у*-Ък , в не Ь -би..

вать з качестве истинной структуры-цредплавления на высокотемпературен кристаллическую модификацию, а переходнуа структуркуп форму, ео многом сходнуп с кззз1з:р::сталлом (з частное-:, зозмо.--::остъ;з зафиксировать ее закалкой ::з .жидкого состояния или пара). Г.мое;:э ее черты наследуются близким порядком расплава.

? пято!? гла?е_ приведены результаты исследования строения би-на~:п;х васплзвоз эвтектических систем с перегибом линии ликвидус (Ga~Sn, Ät -Sn ) и с куполом расслоения в хпдком состоянии C&ü_Öt . c-ü-ft . fc ). Установлено, что строе-

ние расплавов систем-с расслоением над. куполом несмешиваемости практически не отличается от гпдких сплавов эвтектических систем. Оеи содержат шврогруппировки атомов чистых компонентов и'области со статистическим распределением (С?) атомов обоих сортов. 3 пределах купола расслоения выявлены обособления атомов чистых компонентов и иикрогруппировки, составы которых отвечают' линиям насыщения ваших фаз. Области С? появляются лишь с переходом за хупол несмешиваемости. При этом обособления атомов одного сорта сохраняются з широких температурных интервалах ( в изученных си- темах до-350 К), иптооэблэстя насыщенных растворов компонентов тевт переменный по сечении состав, прпблпгэюкпйся с удалением эт центра группировки к среднестатистическому.

обобаешя имевшихся ранее и полученных автор® данных по

строению расплавов бинарных металлических систем Л-& предложен размерный фактор

^ = КС-г^/гГ 1^00 {5>

характеризующий полному смешения компонентов в расплаве и учитывающий изменение блигайшего окрукеЕПЯ атомов при илавленин. При различии наибольшего и наименьшего мензтомных расстояний

^д "^в япдкпх компонентов А г. & , не превы-

шающем £ распределение атомов разного сорта близко к ста-тистпческому (системы с непрерывным рядом твердых растворов). Если ££ ё: £ 1б£, расплав микроне однороден (эвтектические систеш). Для ОГ > 16% характерна сильно выраженная неоднородность, переходящая в макроскопическое расслоение (спстег.и с у-полом несмешиваемости). Б последних с возрастанием О-Г рзсс.-ряется область .двухфазного состояния расплава по составу и температуре.

С использованием размерного фактора О-г объяснено группирование эвтектических концентраций в металлических системах Я - В вблизи 0 , 7, 17, 25 , 33 и 40 мол.Й .£тим состава;.- отвечают наиболее плотеоупакованные разноименные атомные группировки, разделяющие области упорядочения компонентов или насыщенных растворов на их основе, имеющие ближний порядок на основе координационных многогранников ФраЕка-Каспера с числа:.:;: верзин £ = 12, 14, 15 и т6, типы которых определяются соотношение:: размеров атомов -л и Ь . О^язь средних значений для выделенных групп спстем_размерного дГтемпературных - (ТПЦТплА )/

и дТэ =(7Я® -7*5 )/ Тэ и электронного ее = | СА - факторов ( С - число валентных электронов) со средними Сэ приведена на рис.6.

Наиболее часто реализуемые в металлических системах составы эвтектпк (пунктир на рис.6) близки к расчетным концентрациям в упаковках Фракка-Каспера, подучаешм последовательным замещека-ем различного числа узлов VI (центр и Теркины многогранника) атомами сорта Ь (табл.2).

В соответствии с дэеение рис.6 п табл.2 при значениях = = 6 + 10 % образуются эвтектики с наибольшими Сд , а упаковка атомов в смешанных областях формируется на основе икосаэдра (2 = =12). С возрастанием 5*1° эвтектическая точка смещается к легкоплавкому компоненту^ л отвечает величинам Л = 14*16. Б ьырокден-ных эвтектиках ( С^ ~ 0; = 21,6 %) смешанные упаковки при

-г (И) (7) (9) (Н) (5)

30

^ мол. г 5

Рис-6. Изменение средних по группам телиературных, размерного

и электронного' факторов с величиной Сэ (пифры в скобках число систем в группах, по которому проведено усреднение).

Т = Тэ не формируются вследствие малого содержания компонента О для формирования многогранника с 5 = 16 необходимо не менее I атома В на"15 атомов компонента_/} , что соответствует -бмол.« £> (следующая группа систем по Сэ ).

Таблица 2

Концентрация компонента В (мол- %) в многогранниках Франка-Каспера пря различных Л и %

п

• 12 14 ' 15 Т6

I 4 7,7 6,7. 6,3

2 15,4 13,3 12,5 И.8

3 23,1 20,0 18,7 17,6

4 30,8 26,7 25,0 23,5

5 38,5 33,3 31,3 21',4

6 46,2 40,0 37,5 35.3

7 53,9 46,7 43,8 41,1

5>.у. 5,2 18,0 21,0 23,0

Концентрация 50 мол.? & в рассмотренных многогранниках не реализуется (табл.2), что согласуется с отсутствием металлических- эвтектик эквиатомного соотава. В рамки заключены расчет-вые значения концентраций смешанных группировок, отвечающие зависимости (С? ) на рис.6.

Дискретным изменением состава координационных многогранников обусловлено малое число систем с промежуточными концентрациями эвтектик ыеаду наиболее часто реализующимися значениями Сэ •

Оормпрование плотноупаковвнеых смешанных шкрообластей фиксированного соотава на границе раздела группировок чистых зид-ких компонентов определяет устойчивость коллоддного состояния эвтектических расплавов вблизи линии ликвидус, особенно в системах с малыми значениями Сэ , в которых в связи о большими величинами (¡¡"Г ограничена взаимозаменяемость атомов А и Ь в координационных многогранниках.

В шеотой главе рассмотрено строение однокомпозенткых аморфных ОЦ и перераспределение атомов в ш в процессе кристаллизации и плавления. Во всех Ш выявлено уплотнение структуры по сравнению с массивными образцами, однако в пленках плотных и рыхлых металлов оно осуществляется по-разному.

В ОП металлов с 1ЦК структурой (-Л2 , Си происходит сокращение межатомных расстояний. В конденсатах ъ Си преобладает икосаэ.дрический близкий порядок с элементами ГПУ структуры, который сохраняется и в авдкоы состсянпп. В Ш Ж. соответствующее упорядочение появляется после серии превращений в ближнем порядке с формированием элааектоз сначала ПК, затем ОЦК

структур*.

3 аморфных СП &1 и более компактная упаковка атомов на ---основе ПУ и ОЦХ структур соответственно обусловлена металлизацией взаимодействия, сопровождающейся возрастанием координационных чисел и магатомшх расстэя;п:й. Эти структуры свойственны массивным кристаллическим 'ОС и $!> при высоких давлениях.

В аморфных ОН (хС. компактность повышается за счет упаковки пятитомных тетраэдров, характерны" и для кристаллического , преимущественно в икосаэдрические конфигурации.

Выявленные особенности строения ОП объяснены действием капил-ляпуого "э^ле'СТ

В седьмой глава приведены результаты исследования атомного упорядочения в тонких пленках бинарных систем с различной растворимостью в твердом и х1дком состояниях: неограниченной (£>1 , эвтектического типа с отрада тельными (- бе ,Ж -Ос ) и положительными энергиями смешения (РЬ -Ад ,8с-Лд , Йб -Сс , Л? -5)г ), а таи га вырожденных эвтектик ( (?е. -$£ , Си ~&с ), систем с расслоением в жидком состоянии ( Тс -&п , Си. - РЬ ).

Г£аи ;: з массивных расплавах, основным фактором, определят-;дпм смешиваемость компонентов, является размерный. 2го возрастание под действием капиллярного давления в ОП систем 5с -ЗЬ , 6Ь - Се , Ы -£е . Си, усиливает мнкронеодкородность до уровня макроскопического расслоения.

3 сплошных аморфных пленках эвтектически:: систем с Л >0 йллх-пгй порядок сходен с упорядочением в расплавах ( Ра -У?д ,

- , - Зп ) и представлен микрообластями атомов даздого, ;:з компонентов.

С усилением межатомного взаимодействия в етддоц состоянии ;«0) и малых о-г в ОП стабилизируется минрооднородное состояние: з системе -Яд - Ос получен пересыщенный миарокрис-талличесний твердый раствор & в , а в конденсатах Л£ -Се -метастабильная фаза Мк со структурой типа 8

х&явлено различие упорядочений в аморфных пленках Не—С*, туя металлов ( Мв - Щ , Л? ) и полуметаллов ( Мс - , £!> ). В первых стабилизируется метаялоподобное. состояние германия, а при отсутствии смешения на атомном уровне в ОП ве ~ и бе -51> формируются тетраэдрические группировки атомов Ос с ковалент-ными связями, как и в ОП &е.

В системах с расслоением в жидком соатоянш (

СЬ -РЬ ) для составов, попадающих под купол несмешиваемости, получены микронео.днороцные аморфные фазы. За предела:.® купола возможна стабилизация пересыщенных твердых растворов (Си-Pi ).

Обнаружено сходство упорядочений атомов 'олова в аморфных сплавах Тс -Sm и A? -Sn со структурой р* -Sn. , возникащей в предплавлении металла (глава 4). нормирование соответствующих атомных упаковок в олове является общим и неотъемлемым звеном в ходе перестроек кристалл =аидкость и аморфная фаза^кристалл. Эту носле.довательность иллюстрирует схема на рис.3.

3 восьмой глазе изложены результаты исследования строения бинарных тонких пленок с сильным взаимодействием компонентов. Зо всех исследованных системах ( РЬ -Ы .Jty-Sb , jii -Mo ,JJt'-f№, Яс -Се , Go-Ge , 5й-5Ь ,J£-Sl> ,Си-&е ) упорядочения атомов разного сорта характерны и .для аморфного состояния, но более ллотноупакованные, чем в массивных образцах: упаковки на основе структур типа индия в ОП системы РЬ - 6i , тана CdC6^ - в ОП J)g-$b > икосаэдрические группировки из тетраэдпических (фрагментов структуры нДЕЗЬ (тип

В конденсатах JVii -По .J/t-J/b ,-^V -Ge , Со -Се расширяются области существования однородных ЩК тзердых растворов, стабилизируются высокотемпературные кристаллические фазы ( J& - Мо ,

Со-&с ).

В пленках -Nt -Mo пересыщеш:е Щ1С твердого раствора на основе }Il приво.пдт к аморфизацпи с образованием икосаэдрического ближнего порядка (рис.7) п с.опровоадается различным по характеру изменением структурных параштров (pnc.S). Па концентрационных зависимостях £>./ и исчезновение дальнего порядка не отражается, а на других оно проявляется в виде скачка (5*2 /Sf , ¡¿'/А ) или излома ($2 / I fz / ft )• С увеличением со держания Но в аморфных сплавах AfC-Мо происходит изменение Слшиего порядка пкосаэдрического тала на упаковку более высококоорпинированных многогранников ipamta-Kacnepa ( £ = 14 + 16).

Из сопоставления кривых G&) рис.7 и меняющейся картины дифракции в ходе плавления ПК металлов (глава 4) установлена аналогия разрушения 1ВД репеткп прп плавлении и пересыщении твердого раствора, вызывающем его амортизацию.

На примере ФРРА сшивов J/i -tlo показано, что аморфной структуре отвечает монотонное убывание высот максимумов '1'РРА с увеличением ** , не свойственное ьакрокристаллпчеснпм объектам. По мере нарастания искажений кристаллической структуры смещается,

сыклается и исчезает ряд шжов, отвечающих мегатомным расстояниям в кристалле. Эти признаки позволяет надето установить наличие или отсутствие дальнего порядка, когда из кривых 0($) однозначного вывода не следует.

Ь результате исследования строения конденсатов Си -Сс раз-

>' л 1/

Ч Ь/'чСГг'

: кг/л^^

1 Е/ла -

1 МАЛ— 2

1 ^-- г а 51 *

20

АО

ЕО

5, ни

-{

Рис. 7. Структурные факторы пленок Ус -Ив • I - О, 2 - 30, 3 - 32, 4 - 35, 5 — 4о, 5 — 45, 7. — ь5, Б - 60 мол.? МО

Рис. о. Зависимости структурных параметров плено» //( - с? ссстаьа (птрпхпукктир - аддитивная зависимость для £• =12)

личных составов и толщин предлогеко нанесение защитных покрытий отражающих элементов .з технологических лазерных установках с учетом их взаимодействия с кислородом. 3 интервале 0-50 кол-> &с построены диаграммы структурных составляющих пленок Су - Сс толщиной ~ 30 и-100 ем, найден интервал наиболее легкой амэрфпзег^п (риз.5).

Рис.9. Низкотемпературный участок равновесной фазовой

диаграммы Си -бе и метастабильные фазы (I - 5), формирующиеся в пленках различных составов и толщин: I - 1ЦК, 2 - , 3 - 1ЦТ, 4 - СЦК, 5 -аморфная

ЗАШЯЕНИЕ

В работе цроанализированы возмогЕые причины разброса величин параметров ближнего порядка ( -Ту , ¿г ,27^ и др.) и внесены усовершенствования в методику их выявления из СРРА.

На основании анализа экспериментальных зависимостей 9 ( 5г ), (), ( 2 е ) для большого числа гидких металлоз полу-, чены аплвоксЕмирувщие уравнения, позволяющие найти значения ,

и Щ", к которым асимптотически приблизится экспериментальные величины с увеличением верхнего предела интегрирования

структурного фактора, и скорректировать завышенные значения параметров ближнего порядка, получаемые при обычно реализуемых пределах 5Ь ~ 100 нм~х.

Установлено, что смещение первого максимума '1РРА с изменением в6 обусловлено наличием даге в однокомпонентном расплаве двух мезатомных расстояний гч и -Г* , связанных с двум видак взаимодействия, имеющими различную степень направленности и протяженность областей упорядочения. Этот результат подтверждает правомерность использования двухструктурной модели для описания строения зддких металлов, которая усовершенствована в данной работе путем совмещения двух видов упаковки атомов в едином структурном образовании.

Установлено, что только учет всех максимумов ®РА в пределах области упорядочении позволяет детально воспроизвести на модельных кривых сГ(S) особенное т.: экспериментальных Выявлена связь наплыва на первом дифракционном максимуме расплззов рыхлых металлов с кратным чередованием мегэтомных расстояний в этих металлах.

Высказаны рекомендации, позволяющие по виду OFPA отличать микрокристаллическую структуру объекта от истинно аморфной или лтд-кой.

На основании анализа ЭРА с учетом всех структурных максимумов :: с использованием уточненных структурных параметров выработаны следующие предетавления о строении кндких металлов.

Расплавы металлов с рыхлыми структурами пре.дплазления ( Он , 5i , ¿л ) содержат .две последовательности ыенатомЕнх расстояний nfV и гл , кратные первым ( п , m = 1,2,3...,^= 5;

шгм= 3). 3 расплавах металлов с плотнейсики (ГЦК, ГПУ) структурами чередование ра.диусов координационных сфер в двух последовательностях ( ^ЛГ и m-r, ; Лтах= 12; тжзу = 2 4-3) позволяет объединить их в группировки с икосаэдром з первой координации. Уклонения от модели на оснозе идеального многогранника объяснены различным строением внепплс электронных орбитэлей.

По с ов окупи ост:: уточненных в работе параметров блигнего порядка про пелена сис тэ;.з тизация гидкпх металлов, отражающая разлита! в строении расплавов изоструктурных (ГЦ?:) в цредплавленпи металлов, ранее отнесенных к одной группе. г-

Устаповлено, что элементы кристаллической структуры не сохраняются после плавления металла дахе з пределах одной координационной сферы. Разрусение репеткя вызывается появлением конфигурационной и энергетической ыпкронеодкородцостп в блигайпем округе-нии атомов, не совместимой с.трансляционным дальним порядком. Основные черты блианего порядка зарождаются еще в кристалле вблизи Тдд (эффект пре.дплэвления) и наследуются гпдкостыэ от переходного состояния, близкого по строению в кзазикриоталлу.

2ыязлека универсальность геометрии перестройки 1Щ структуры при воздействии различных дестабилизирующих факторов: термического (плавление), композиционного (амортизация пересыщенных ГЦК твердых растворов).

В широких температурно-концентрационных интервалах исследова-

по строение расплавов бинарных систем с ограниченной смешиваемостью в епдком состоянии. В результате обобщения полученных данных предложен размерный критерий о-Г полноты смешения. Установлена связь величины с эвтектической концентрацией Сэ и характером упаковки атомов в смешанных группировках, отраяа-нцая дискретное распределение металлических эвтектик по значениям С$ .

На большом числе систем псследовзны особенности структурооб-разования в тонколленочных, в тем числе островковых вакуумных конденсатах. В аморфных ОП выявлена более плотная упаковка атомов, чем в массивных образцах. Специфические упорядочения в ОП, обусловленные действием в малых частицах бысокого капиллярного давления, сказываются еэ величине О" и приводят к изменению характера смешения в бинарных островковых пленках по сравнению с массивными сплавав.

По результатам совместной конденсации германия с металлами показано, что его металлизированное состояние фиксируется при комнатной температуре для тех пар Не - Се , которые взаимно растворимы в гздкой фазе или образуют химическое соединение. В противнем случае образуется микроне однородные конденсаты, в которых атомы германия обособляются в к озалентп ос вязанные тетрзэд-рические группировкп.

Разработанная методика изготовления и результаты структурного анализа тоеких пленок применены при разработке технологических параметров напыления-п выборе составов зацитккх нигель-циобзевых и медно-германиевкх покрытий ыеталлооптики.

Основное с о дергание диссертации излог.ено в работах:

1. Попель С.Й., Попова (ныне 1^уковэ) Л. А., Масленников Ю.К. _ Строение еидкого галлия, висмута и их сплава (50 ат.%Ы ), выявляемое методам _злектронагрзфпп//К изучению поверхностных явлений в металлических раплзвах: Сб. научных трудов. Ордяоникидзе: Северо-Осегинский гос. университет, И?5.

С. 56 - 62.

2. ШслеиЕиков ЮЛ!., Попель С.К., Попова Л.А. Изменения в строении расплава Ой.'- ви (50 ат.^И ) при перетреве от 50 до 500°С, выявляемые те то дом электронографии/Дурнал физ. химии.

1077. Т. 51. & 5. С. 1125. - П29.

3. Попова Л.Д., Попель С. И. Информация о строении расплавов,

заключенная з дальних максимумах функции радиального распре-- целенпя-ятомов//Зурнзл'физ. "химии."1978." Т." 52. #5. С. Ц77-Ц£1.

4. Попона Л.А., Попель С.'А., Масленников »..И. Электронографическое исследование строения рас с латающихся расплавов системы Ой -РЬ //.изпко-кашческпе исследования металлургических процессов: иегсуз. сб. Свердловск: Изд. УПИ, Г»80. С.20-31.

5. Попова Л.А., Попель С.П., Масленников ЫГ. Электронографичес-кое исследование строения расплавов системы бя - &1 /Дурнал физ. химии. Г-С1. Т.55. й 5. С.1754 - 1751).

6. "уковэ Л.А., Попель С. II. Иаосаэдрическая модель жидких металлов 1'ДК-с тру:; туры предплавлекля и склеенных инертных газов// Гурнал физ. химии. 1182. Т.56. .'5 2. С.478 - 470.

7. Жукова Л.А., Поиель С.И. Причины расщепления первого максимума функций радиального распределения атомов в металлических рас-длавах/Дурнал физ. химии. 1382. Т.56. й 8. С.2080 - 2000.

8. Попель С.И., Цукова Л.А. Атомные радиусы и смешиваемость жидких металлов/Дурнал физ. химии. Г-82. Т.56. .'» 9. 0.2327-2328.

г.. Хукова Л.А., Попель С.И. Электронографическое исследование строения расплазов Л?-Зю, //Гуриал физ. химии. Ц82. Т.56. И II. С. 2702 - 2706.

0. Гукова Л.А., Спиридонов -'.'.А. Моделирование ближнего порядка в металлических расплавах//Тезисы научных сообщений У Зсесо-взной конференции по строению и свойствам металлических и шлаковых расплавов.-Свердловск: УЩ АН СССР, Г.83. 4.2. С.215-218.

Е. Гукова Л.А., Попель С.И. Электронографическое исследование * строения аморфных сплавов Зе- вц //Изв.' АН СССР. Металлы. 1981. й 2. С.173 - 179.

2. .'.укова Л.А. Кратчайшие мелатомные расстояния в лидких металлах, определяете из дифракционных данных//'Гизико-хгмичесаие исследования металлургических процессов: Меавузовский сборник. Свердловск: Изд. УПИ, Г.?81. С.28-ЗГ.

¡. 2.укова Л.А., Розга о? з Н.И. Электронографическое исследование строения сплава РЬ -.Ад (10 мол.* ) в аморфном и жидком состояниях/Дурнал 1пз. хзши. Г-85. Т.59. Я 7. С. 1819 - 1820. . Жукова Л.А"!, Попель С.И. Электронографическое изучение строе-н:-я расплавов Вп, /Дур на л физ. химии. 1985. Т. 59. .4 10. С.24^.8 - 2502.

15. лувова Л.А., Сидоров О.Ю. Упорядочение атомов з аморфной сурьме//Физино-ХЕмическне исследования металлургических процессов: Межвузовский сборник. Свердловск: Изд. ЛЕ!, Г_£5. С.53-5&

16. Спиридонов М.А., Дукова Л.А. Электрические свойства расплавов галлия со свинцом и висмутом/Дам ге, С. 32 - 37.

17. Гукова Л.А., Разикова Ii.IL Строение расплава Ы - Лд (Ю мол. % Яа ) ъ аморфном и жидком состояниях// Изв. АН СССР. Неорган. материала. 1Ь85. Т.21. й 10. С.1607 - 1610.

18. ХукоЕа Л.А., Попель С.И., Разикова Е.И. Перераспределение атомов в аморфных островковых пленках висмута при нагреве// Изв. АН СССР. Ееорган. материалы. 11-85. Т.22. й 5. С.751 -754.

II1. Хукова Л.А., Попель С.И. Уточнение кратчайших межатомных

расстояний в нздких металлах// Журнал фпз. химии. 1186. Т.60. И I. С. 263 - 265.

20. хукова Л.А., Попель С.И. Уточнение параметров ближнего порядка в зидких металяах//Сизико-хпмпческие исследования металлургических процессов: ИеЕвузовский сборник. Свердловск: Изд.

УШ1. И'86. С. 58-67.

21. 1укова Л.А., Попель С.И., Разикова Н.И. Атомное распределение в аморфных и едких пленках висмута, серебра и сплавов

РЬ и Еи- //Структура и физико-химические свойства металлических и оксидных расплавов-: Сборник научны:: трудов. Свердловск:. Изд. ущ АН СССР, Г~£6. С.81 - 8а

22. Хукова Л.А., Попель С.И., Разикова Е.И. Изменение ближнего порядка в аморфных островковых пленках-алюминия при нагреве и плазленпц//Изв. АН СССР. Ееорган. материалы. 1186. Т.22. >з 10. С. 1651 - 1655.

23. Хукова Л.А., Попель С.И., Разикова Н.И. Электронографичес-кое исследование строения островковых конденсатов серебра в аморфном и гадком состояниях//Там ге. й 5, С.747 - 750.

24. Хукова Л.А. Электронографическое исследование сплава АЕ (30 ат.£ £>п.) в аморфном и гудком состаякпях/Лызико-хими-ческие исследования металлургических процессов: Цеавузовский сборник. Свердловск: Изд. УШ1, 1086. С.72 - 78.

25. Разикова Е.И. Попель С.И., Хукова Л. А. Перераспределение атомов при переходе островковых пленок РЬ - &£ из амрфно-го состояния в кристаллическое и 2ВДое//Изв. АН СССР. Ме-

- 31 -

таллн.-Г„86.-Д б—С. КЗ - 137.

26. Жукова Л.А., Попель С.И. Перераспределение атомов з аморфных сплавах" Сс - 6t при нагреве и плавлении/Лурнал физ. химии. - Ii £6.-Т. 60.- ü IÜ.-С. 261Ь-2621.

27. Цукова Л.А., Попель С.И. Строение расплавов эвтектических систем с различным характером линии ликшдус//3акономерности формирования структуры сшивов эвтектического типа: Тез. докл. III Всесопз. науч. конф. Днепропетровск, 1986. C.III - 114.

26. Попель СЛ., Жукова Л.А., Разикова Б. И. Ам орфизация металлов и сплавов в островковых вакуумных конденсатах/Дезисы научных сообщений 71 Всесоюзной конференции по строению и свойствам металлических а шлаковых расплавов. Свердловск: Изд. УНЦ АН СССР, IL06. 4.2. С. 51 - 62.

21. Разикова Н.И., Кузнецова Е.В., 1^укова Л.А. Упорядочение атомов в островковых пленках системы См -(?е в аморфном и кристаллическом состояниях. LI., IS66. 13 с. Дзп. в ВИНИТИ I6.C4.86, Ä 2714.

30. Гукова Л.А., Попель С. И. Уточнение координационных чисел апд-ких металлов по .дифракционным данным//Изв. АН СССР. Металлы.

IL67. 5 I. С.4о - 53.

31. Гукова Л.А., Попель С.И. Перераспределение атомов в "морфных конденсатах Си - Ы при нагреве и плззлении//Там Ее. 3.

С. 177 - 164.

32. Разикова Н.И., Жукова Л.А. Особенности строения неупорядоченных пленок системы ~Gc , подученных в различных услови-ях//Пзв. АН СССР. Кеорган. материалы. 1С87. Т.23. й 2. С.243-246. " °

33. Влияние капиллярного давления на' структурообразование в остров-коеых металлических пленках/Л.А.Жукова, С.И.Попель, H.H.Разикова, Е. 3. Дурилова/Дйпиляярные и адгезионные свойства расплавов.

läieв: Паукова душа, IL87. С.36 - 42.

34. Гукова Л.А. Особенности строения первой координационной сферы жидких металлов с плотной структурой предплавления/Дйзино-хиглические исследования металлургических процессов: Кекзузов-ский сборник. Свердловск: Изд. УШ, IS87. С. 12 - 21.

35. Жукова Л.Л., Попель С.И. Оцределение среднеквадратичных смещений атомов в зидких металлах по дифракционным данным//Рас-П.13ЕЫ. -IL 6?. -Я 3.-C.I5 - IL.

36. Гукова Л.А., Попель С.И., Спиридонов М.А. Моделирование блин-

- 32 -

него порядка в тадкои серебре//Расплавы. 1988. й 4. С.4? - 52

37. Жукова Л.Л., Разиков а Н.И., Курилова Е.В. Структурные превращения в островковых конденсатах серебро - сурьма//;нзико-хкмические исследования металлургических процессов: Не вузовский сборник. Свердловск: Изд. УШ1, 108а С.51 - 56.

38. 1укова Л.А., Попель С.И. Атомное упорядочение аидких металлов 1ЦК структуры пре,щшвленпя//Расплавы. 1С8С-. В I. С. 46 -52.

35. Жукова Л.А., Попель С.И. Атомное упорядочение в вдких и аморфных сплавах 6с- Ы //Расплава. 1с80. й 2. С.27 - 31.

40. 2укова Л.А., Попель С.И. Особенности ближнего порядка в аморфных островковых конденсатах мо,дл//Изв. АН СССР. Неорган, материалы. Ю&и Т.25. й 6. С.'.бЗ- 1-67.

41. Структурные факторы и расчет функций распределения атомов в диалоговом реииме ш ЕС 03.1/ Л.А.1укова, Ы.А.Спиридонов, .Масленников и .др.. Свердловск: Изд. УШ1, 1С80. 68 с.

42. <1орыироваш:е планочных структур в системе -АТС - &е /Б.И. Бортник, Л.А.Гукова, А.З.Когсш и др.//1урнал физ. химии. И-80. й II. С. 303 8 - 3043.

43. 1укова Л.А., ¿Лесилова Е.Е. Электронографпческое исследование атомного упорядочения в островковых вакуумных конденсатах Си.-Рь //Изв. АН СССР. Металлы. Г.СО. й 2. С.61 - 66.

44. Особенности формирования фаз в тонкопленочных сплавах Л* - М< /Л.А.Цукова, С.И.Поцель, С.В.Третьяков и др.//Там яе. й 5. С. 173 - 177.

45. ГЛета стабильные фазы в вакуумных конденсатах

вова, ,С.В.Третьяков, А.А.£укоз и др.//Там не. й 6. С.138 - 144.

46. Жукова Л.А., Попель С.И. К классификации металлических рас-плавов//Расплавы. 1С СО. & 4. С.2С - 32..

47. Структура аморфЕых.пленок кобальт - германий/Б.И.Бортник, Л.А.З^укова, А.В.Коеш, С.Б.Свщелева/Дуршл физ. химии. 1С20. Т. 64. й 9. С.2553 - 2556.

48. Жукова Л.А., Попель С.И., Цесилоза Е.Е. Строение гцдких магния, цинка и кад!.-ия/А3131шо-химические исследования металлургических расплавов: ЦеЕвузовскпй сборник. Свердловск: изд-во ТИП» 1ССО. С.26 - 32.

4£. Жукова Л.А., Попель С.И., ¡(урцлова Е.З. Электронографическое исследование строения аморфных вакуумных конденсатов Vа //Там хе. С.III - ПС.

5J. Панова H.H., ¡Жукова I.A. Ca ко номер к ости формирования побочныхмаксимумов на функциях радиального распределения атомов

пидких металлов с рыхлой упаковкой в пре.дплавлешш//Строе-------

нке к свойства металлических и становых рас плавов: Тез. науч. сообц. УН Зсесоюз. конф. Челябинск: Изд. ЧПИ, 1990. Т.2, Ч..1. С.З? - 40.

51. Жукова Л.А. t Попель С.И., йгапова С.Р. Нормирование мета-стабильных 'Таз в вакуумных конденсатах Ш - Gc //Изз. АН СССР. Металлы. 19 91. й 2. С. 104 - 107.

52. Жукова Л.А., Панова H.H., Попель С.И. Формирование аморфной структуры в сплавах никель - цолиб,деп//Изв. АН СССР. Металлы.

I9SI. ü 3. С. 159 - 163.

53. Гукова Л.А., Попель С.И., Ыарфина ЕЛ. Электронографическое исследование строения вакуумных конденсатов йк - Се в аморфном состоякии//Изв. АН СССР. Металлы. 1991. Т.27. И 6.

C.I42S - 1432.

54. ¿укова Л.А., Подель С.И., Марфина Е.Л. Строение аморфных вакуумных конденсатов A£-Sl> //Физико-химические исследования металлургических процессов: Меазузовсний сборник. Екатеринбург, 1991. С. £6 - 90.

55. Строение и защитные свойства медно-германиевых покрытий ме-таллооптики/Л.А.2укоза, А.А.Гунов, Н.И.Разикоза и др.//Там же. С. 90 - 96.

56. Панова H.H., Гукова Л.А., Попель С.И. Структурные параметры и атомное упорядочение в етдких металлах//РасплаЕЫ. 1991.

.4 6. С. 9 - 15. с.

57. 1укоза Л.А., Попель С.И. Атомное упорядочение в конденсированных пленках гергания/Дристаляография. 1991. .'33 . С.733 • _ 737. '

56. Особенности разрушения структуры при плавлении Г» {К металлов/ Л.А.Гунова, В.П.Шнов,- С.И.Попель, Н. И. Ра зик оеэ //Ра с ила гы. I9S2. & 5. С. 15 - 20. ' ■ .

59. ¿укова Л.А., Попель С.II. Наиболее вероятные составы двойных металлических автектик при различных соотношениях атомных радиусов//Расплавы. 1992. й 5. С. 21 - 26.

дписаао_з_дзчать 16.12.92 Форьсат 6QxB4 I/I6

мага ■ писчая Плоская печать Усл.п.л. 1,66

.-изд.л. 1,83 Тираж 100 .Заказ 750 Бесплатно

Институт металлургии УрО РАН 62C2I9, Екатеринбург, ГСП-В12, ул.Амугасена, 101

• Ротапринт УПИ. 620002, Екатеринбург, Уш, 8-й учебный корпус