Изучение влияния сверхнеравновесных условий формирования на состояние вещества и его физические свойства тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

С 1 о и

ДШПРОПЕТРОВСЫЩЙ ДЕРЖАВНИЙ УНШЕРСИТЕТ

на правах рукопису

ДОЦЕНКО ФЕДГР ФЕДОРОВИЧ

ВИВЧЕННЯ ВПЛИВУ НАДНЕР1ВНОВАЖНИХ ' - УМОВ ФОРМУВАННЯ НА СТАН РБЧОВИНИТА И Ф13ИЧН1 ВЛАСТИВОСТГ

Спещальшсть 01.04.07 - фЬика твердого тша

АВТОРЕФЕРАТ дисертацй на здобуття наукового сгупеня кандидата фгзико - математичних наук

Днтропетровськ -1997

ДисертшЦя е рукопис.

Робота виконана на'кафедр1 металоф1зики

ДнШропетровського дердавного университету.

- Науков1 кер1вники; доктор техн1чних HayKä професор ¡MipoPHiuenKo 1ван Степанович,]

кандидат ф!зико - математичних наук, с. к. с., Бавев Валерий Федорович

ОфШйш опоненти: доктор ф1зико - математичних наук, професор Брехаря Григор1й Павлович,

кандидат ф18ико - математичних наук, старший науковий сШвробатник Ткач BiKTop 1ванович Пров1дна opraHisauiflИнститут металоф!аики HAH Укра1ни,м.Ктв

'Захисг дисертацН в!дбудеться " -f "¿хм&ШТ року о {$год.на гасцданн! спец1ал!зовано1 ради К 03.01.06 при ДШпропетровському державному унгверситет!(320525 и. Jui пропетровськ,пр. НауковийДз,корпЛ1) 3 дис8ртац1ею можяа ознайомитися у б1бл1отещ Дшпропегров- • ського державного ун1верситету. .

Автореферат роз!слаио "_" ' ■ •.' 1997 року.

Сп1р1донова I. М.

Вчений секретар . спец!ал1зовано] Ради К 03.01.06 доктор техШшш наук '

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальн!сть теми досл!дженння. Науково - техн1чний прогрес, потреби сучасного виробництва ставлять нов! завдан-ня перед матер!алознавством,зокрема перед ф!зикою конденсо-ваних систем. Формування пл1вок на п1дкладц1 з використанням нов1тн!х технологи розпилу дозволяе отримувати матер!али з ун!кальними властивостями. Матер1али, створен1 на основ1 чистих елемент1в або 1х сплав!в в аморфному, аморфно - крис-ташному та др!бнокристал1чному станах, значно в1др1зняють-ся в!д р1вноважних як по ф!зичним властивостям, так I по структурам..Вивчення особливостей впливу наднер!вноважних умов формування на стан речовини та И ф1зичн1 властивосИ, теоретичне обгрунтування цих процес!в дае можлив!сть Шле-спрямовано створювати матер1али з потрЮними властивостями.

Мета робота. На основ! анал!зу л1уературних, експери-ментальних 1 теоретичних досл!джень була сформульована мета дано! роботи:

1. Практичне отримання в амо^ному, аморфно - криста-■ л1чному та др1бнокристал1чному станах деяких чистих речовин

1 IX б!нарних сплав1в, особливо тих, як! не, зм1шуються в р1дкому стан! , шляхом удосконалення технолог!I наднер!вно-важних умов 1х формування.

2. Створення умов безпшарового конденсування м!д! на д!електричн! 1 метал ев 1 тпдкладки з високою адгез1ею Р>20Ша.

Досягнення поставлено! мети передбачае: 1. Одержання в аморфному, аморфно - кристал!чному станах б!нарних пл1вк0вих сплав!в системна) N1 - V/, А1 - ( Си, Со, М1 );'• б), незмшуваних в р!дкому стан1 И - (Си, А?, Ва ) та РЬ - ( МЬ. Со, А1 ).

2. Проведения теоретичного пошуку в прогнозуванн1 формуван-ня в наднер1вновашш умовах аморфного 1 аморфно - криста-л!чного стан!в з використанням доступних ф!зичних величин та параметр!в.

3. Розробка ф!зичних пршшшив та технолог!I безпЦшарового форму вання пл1вок благородних метал1в на п!дкладках з висо-кою адгез!ею.

Наукова новизна.

1. 3 анайзу велико! к!лькост! одержаних в наднер!вно-важних умовах б!варних сплав!в знайден! основа! фактори впливу на формуваиня аморфного ! аморфно - кристап!чного стан!в: Тс - температура випаровування; с! - д!аметр атома; Т - температура формування конденсату; V - середн!й об'ем, який эаймав атом; ДЗ - стрибок ентропП; а - вЩюсна концентрата. . .

2. Остановлено, що вс! вище перел!чен! величини момивр об'еднати в параметр довжини х 1 стрибок ентропП ДЗ. Анал1з да величин дае можливАсть: а> прогнозувати схиль-н!сть до ашрф1зац11 чистих речовда та 1х б!нарних ошв!в; б) по характеру зы!нй а ! стрибка еатропИ ДЗ визначити 1н-' тервали концентраЩй, найб!дьш сприятлив1 для утворення'" аморфних сплав!в; в) по сп!вв!дношенню м!я собою в аморфно -кркстал!чному "сплав! значень 1 компонент!в прогнозувати. який компонент буде знаходиться в кристая!чному або аморфному стан!, а який при в!дпал! буде кристайзуватися першим.

3. Визначена б!льш ширша умова Юнування аморфного стану ( Ккр.> Икр.- критичний рад!ус зародка ), яка враховуе так! величин : Ут - шввдкЮть охолодження, уп - швидк!сть зм!ни густини, ур - швидкЮть зм!ни тиску, ( щ, л ) - зна-

чення густини речовини в стар1й та нов!й фазах, б - поверх-неву енерПю. Сп1вв1дношення м1ж термодинам!чними чинниками зведеними в , 1 к!нематичними, що подан1 X, теоретично пояснюе вплив уП) яка в умовах адгез!йного поля визначаеться к!нетичною енерПею атома, що п!дходить до п!дкладки. На основ! цих положень Оув створений електростатичний прискорю-вач, за допомогою якого були отриман! в аморфному 1 аморфно - кристайчному станах сплави незм1шуваних систем 1 деяк1 чист! елементи.

4. Розроблена система розрахунк1в складу сплав!в в. шавках при розпилов! з мозашних м!шеней та електростатичного прискорюв'ача ! методика визначення складових аморфних спла-в!в по параметрах Слижнього порядку кристал!чно! фази , дали мохлив1сть провести анал!з стану сплавав 1 1х компонент!в, зг!дно якому м!ж аморфним ! кристал!чним станами !снуе про-м1жний аморфно - кристашний стан. К1льк1сть аморфно! ! к'ристал!чно! складових визначаеться ступенем нер1вноважност!

< формування речовини. Знайдена под1бн!сть структурних стан1в: в аморфно - кристал1чному стан! ! при плавленн! речовини. Взаемод!я аморфно! ! кристал!чно! фаз в аморфно - кристал!ч-ному стан1 речовини визначаеться д!ею обжимаючого внутр1шнь-ого тиску аморфно! компонента на кристал!чну, що приводить до зм1ни пер1оду останньо! на 0,001 нм.

5. Розроблена технолог!я очищения поверхн! в_!д адсорбо-ваних атом!в газ!в за допомогою позитивного Заряду 1он1в Аг, прискорюваних потенц!алом в ( - 100 В) з щ!льн!стю струму -200 А/и2, що дало моыив1сть отримати Сезп1дшаров1 короз1й-ност!йк1 м!дн! пл1вки на д!електричних 1 металевих п1дклад-ках з адгез!ею Р > 20 МПа.

Практична ц!нн!сть роботи полягае: 1. В момивост! четкого прогноэування стану речовини ви-б^ром 1 вм1нсю активних ( уп, VI, 1, « ) 1 пасдаих ( ДБ, щ/п, ТС( <1 ) ЧИИНИК1В умови формування аморфного стану ( Икр.> X ), до дозволяв створювати сплави незмгшуваних систем 1 чист! елементи в аморфному, аморфно - кристаичному стат, . як1 мають ун1кальн1 електроф1зичн! властивость

с. В прогнозувант складу сплав!в 1 визначенн1 складових компоненпв аморфного ! аморфно - кристал!чного стан!в ство-рюе нов1 можливост! в досл!дженн! 1 одержанн1 нових матер!а-л!в, особливо тих, да легко окисляються' на повнр!.

3. Розроблений електростатичний прискорювач розширюе ммшшсть в стЕоренн! надяер!вноважних умов формування речовини 1 отримання на основ! систем V - Ш, А1 - •( Си, Со, Ш ), И - ( Си, кщ, Ва ), РЬ - ( N5, Со, А1 ) сплав1в з ви-сокими електроф!зичними показниками: терм!чним коефШентом опору ( ТКО ) - Ю-6 К-1, поверхневим опором Н3 - 2 - 2000 Ом/кв., ем!с!йною щ!льн1стю струму 3 - 570 - 1320 А/м2 при температур! 1120 - 1370 К.

4. Формування безШдшарових мЦних пл1вок на металевих ! д1електричних п!дкладках а адгез1ею Р > 20 Ша эначно

покращуе експлуатац!йн! характеристики 1 дае змогу здешевити елементи надвисокочастотних прилзд1в та комутац1й-них елемент!в м!кросхем.

Основн! положения, що виносяться на захист: 1. При формуванн! пл1вки пару II фазовий ста! визна-чаеться виконанням або невиконанням умови !снування аморфного стану:

_2о_ _(р_

Ф - корегацйний коефШент."

При збшшенн! значень '/п, VI, За, б, Тс, с! та зменшенн! Т, ур, п1/п ймов!рн!сть утворення аморфних сплав1в посшшеться;

2. Для спрощеного анал1зу фазового стану, в якому знахо-диться конденсована на п!дклэдц! система , особливо при нез-мпших умовах п формувачня, достатньо розгляду значень 1 П0Еед!нки параметра довшни А та сгрибка ентропП ДЗ: пар -рщша.

3. Значне збиьшення яке стало мозшвим при залро-

вадженн1 електростатичного прискорювача, дозволило вперше

«

отриматив аморфному ! аморфно - кристал1чному станах сплави незммуваних систем^ - ( Си, Ва ), РЬ - ( N5, Со, А1 ). •"4. Розроблена методика ! система розрахунк!в, завдяки »яким з'явилася можлив1сть прогнозувати склад сплав!в, ощню-ваги енергш конденсованих атсшв, визначати складов! аморфного сплаву в сформовашй шивщ, глибоко досл1дити 01нарн1 сплави незмшуваних систем ¥ - ( Си, Ае, Ва ), РЬ - ( ЫЬ, Со, А1 ). Було встановлено, що м!ас аморфним 1 кристад!чним станами !снують промгшп- аморфно - кристал!чн1 стани, а в!д-носна к1льк1сть аморфно! ! кристатно! складових визнача-еться ступеней нер!вноважнос1 при формуванн! речовини. Структура аморфно - кристального стану як!сно под!бна структур! при плавленн! речовини, а взабмод1я м!ж аморфною 1 кристаллчною фазами вивначаеться обжимаючою д!ею внутрШнь-ого тиску аморфно! матриц! на кристалики кристал!чно! компо-

ненти, що приводить до зменшення пер1оду останньо!.

5. Формування м!дних шйвок на п1дкладках а адгез1ею Р > 20 МПа вимагае очищения поверхн1 в!д кару атомiв -газу, який iCHye в умовах середнього ( 10~3 Па ) вакууму- Для цього не-обх!дно створити позитивний поверхневий заряд за допоыогою ioHiB плазми низького тиску з прискорювальним потенгцалом ( - 100 ) В 1 щльн1стю струму - 200 А/м2.

Апробац1я роботи та пубд1кац11. Основн! результата, вик-ладен1 в дисертацН, допов1далися та обговорювалися на: 2-й Всесоюзной рад1 по мишуз1вськхй комплексна програм! " Рентген " ( Черн1вц1. 1987 ); 3 - й Всесоюзна радх " <Изи-ко- xiMia аморфних металевих сплав!в ( Москва, 1989 ); 5-й Всесоюзна рад! " Д1аграми стану металевих систем " ( Москва, 1989 ); 7 - th International Conference on Rapidly Quenched Materials ( Stocholm, 1990 ); 5 - й Всесоюзна кон-ференцП " Аморфн! прец1з1йн! сплави; технолоПя, властивос, т1, використання " ( Ростов - Великий, 1991 ); 4 - й Всесоюзна конферениП " Проблеми досл1даення- структура аморфних матер1ад!в ".( Москва, 1992 ); 1-й Укра1нсь к!й кокференцп " Структура 1 Ф1зичн1 властивост! невпорядкованих систем " (' Льв1в, 1993 ); 1-му Шкнародному ceMiHapi " Проблеми су-' часного матер!алознавства ( Дн1пропетровськ, 1995 ); 9-th International Conference" RQ - 9" ( Bratislava, 1996 ).

По тем! досертацп опубл!ковано 22 роботи; перел!к ос-новних 1з них подано напрж1нц! автореферату.

Особистий внесок автора. Автор безпосередньо брав участь у постанови! задач1, в розробц! 1 налагодасуванн! пристро'1в та установок для створення в пл!вков1й форм1 аморфних спла-в!в та 1х компонент, проведенн! Bcix експериментальних ро-

б!т", а такс» пров1в теоретичний пошук 1 отримав критерП для 1нтерпретацП експериментальних результат.

Структура та обсяг-дисертащ!. Дисертац!йна робота скла-давться !з вступу, шести глав, висновк1й та списку цитовано! л1тератури.

Обсяг дисертацП - 152 стор!нок, включаючи 40 рисунк!в, 9 таблиць та списку латератури з 85 найменувань.

КОРОТКИЙ ЗМ1СТ РОБОТИ

У Еступ! обгрунтована актуальисть вибрано! теми, визна-чем мета 1 новизна роботи, практична ц1нн!сть результат, наведен! положения, що виносяться на захист.

У першй глав! вшиаден! рсновн! положения класичних те-ор!й конденсацП речовини; поверхневих явищ; формування ' аморфних, аморфно - кристал1чних 1 дШбнокристал1чних пл1-вок; впливу розм!рного фактору на стан речовини в пл!вках та малих каплях; умови утворення металевого скла; структура н'екристал1чних ыатер1ал1в.

У друг!й глав1 висв!тлен! методи зб!льшення нер!вноваж-ного стану речовини. Зроблене теоретичне обгруктування прочее! в, що проходять при шнно - плазмовому розшшванн!. Проведена оц!нка енергП конденсованих атом!в в залежност! в1д значень компенеащйного, негативного потенц!алу !золь-ованого електрода ист. • • Теоретично розроблена ! експеримен-тально вив1рена система прогнозування з точн!стю до 2 ат. % складу сплав!в, що формуються на П1дкладц! в процес! кон-денсацП агаЛв, розпилених з моза1чно1 м!шен1 або сотово! системи електростатичного прискорювача. Теоретично визначен! форми еквхпотенцшшх поверхень сотово! ком!рки електростатичного прискорювача ( '¡х форма виявилася близько» до сфе-

ричко! ). Рад1ус сфери визначаеться величиною потенц!алу ек-вШотенцШо! поверхн!, який ебШшуеться при зросташп в!дстан1 м!ж екв!потенц!йною поверхнею 1 високовольтним не-гативним електрсдом (I? - • с/2з1п«), де J - ( 1,85 - 2 ), с - ширина ком1рки, а - кут, утворений прямою м!ж точкою, що лежгь на екв1потенц1йн1й поверхн!, 1 точкою, яка лежить на л1н11 перешу шюяин високовольтного електрода 1 однИ 1з ст1нок ком!рки). Визначена галезшсть величини потенц1алу екв!потенц1йно1 поверхн! в1д напругй мш високовольтним зондом 1 анодом (Ф - 8се-й1!/к,де /\1! - напруга м1к високовольтним едектродом 1 анодом) . Побудован! еквхпотенцШи поверяй дали мсшив1сть визначити: траектор!ю руху 1он1в в сотов1й ком1рц1, величину 1 розпод1л енерпй !он!в в1д начально! точки прискорення. Знакдена аалежн!сть максимально! енергП 1он1в в!д потенц!алу екв1потенц!йно! поверхн!;зв!дки розпо-чинае рух прискорюваний полем Юн. Границя, з я ко! !он роз-починае св1й рух, визначаеться товяшной темного простору роз-ряду, який в свою чергу залежить в!д величини тиску 1 напругй високовольтного електрода. Зроблена оц!нка енергП розпи-лених атш1в Еат.- 300 еВ при значениях,: тиску робочого га: зу ( Р.- 9,9 • 10-эПа), напругй високовольтного зонда ( Ш ^ 2 кВ), негативного лотенШалу 1зольованого електрода ист.-100 В.

Третя глава присвячена доогЦдженню формування в пл!вко-в!й форм! аыорфних сплав1в систем Н! - У, А1 - ( Со, Си, N1) в умовах 1онно - плаамового розпялу з ыозаШних м!шеней . Проведен! досл!дження структура ! ф1зичних властивостей от-ршаних сплав!в показали, що формування аморфно! фази в них визначаеться не т1льки присутн!стю х!м!чних сполук у спла-

вах", евтектики, розкирами атом1в , а 1 значенями енергП 1 теыператури фазових переход!в"пар - р!дина" та енергП кон-денсованих атом1в. Щ'чинники являються ключовими в идви-щенн1 нер1вноважних умов формування сплав!в. Так в сплавах систем № - V, А1 - ( N1, Си, Со ) в надан1й посл1довност! мае м1сце зменшення перел1чених фактор!в впливу, а значить, 1 зменшення можливосп утворення аморфного стану. Зб1льшення енергП , конденсованих атом 1 в до 300 еВ сприяе аморф!зацП сплав1в систем з найг1ршими аморф1зац1йними показниками. Значне пхдвищекня нер!вкаважних умов за допомогою цьосо активного фактору дозволило глибше вивчити ф!зичну основу формування аморфного стану. Вшщв енергП конденсованих атом1в на аморф1зац1ю спочатку був виявлений на сплавах системи А1 - Со . В умовах звичайного розпилу з моза!чно! м!шен1 аморф-

п

н1 сплави ще! системи одержати не вдавалося. При зб1льшенн1 енергП конденсованих атом!в за рахунок використання приско-рювача, були отриман1 аморфн1 сплави в широкому концентра> ц1йному 1нтервал1 ( 11 - 48 ат.% А1). Виявлений вплив вели-чини енергП конденсованих атом1в дав можлив!с£ь поставите завдання по отриманню аморфних сплав!в незм!шуваних в р1дко-му стан1 систем. Результата, викладен1 в ц!й глав!,- стали ключовими, ор!ентуючими напрямками в подальших дослдаеннях конденсованих систем, сформованих в наднер1вновакних умовах.

В четверпй глав! для глибшого вивчення процесу аморфЬ зацП вплив х1м!чних сполук був виключений шляхом досл!джен-ня аморфних ! аморфно - кристшЦчних сплав1в незм1шуваних систем, отримання яких стало можливим завдяки використанню електростатичного прискорювача. Значне зб!льшення к!нетично! енергП конденсованих атом1в до 300 еВ, а також П велика

-T2 -

дисперс!я не т!льки по величин!, a i по налрямку, забезпечи-ли сприятлив1 умови утворення аморфного 1 аморфно - криста-л1чного стан1в не тШ>ки сплавхв незм!шуваних оистем W - ( Cu, Ag, Ва ), РЬ - ( НЬ, Со, Al ), але i чистих речовин.

Доацдження показали, що м1ж аморфним í кристал1чним !с-нують npoMiJRHi аморфно - кристал1чн1 стани. Шъгасть аморфно! i кристал!чно1 сюадових визначаеться ступенем нер1вно-важност! формування речовини. При зб1лыпенн1 нер1вновакност1 аморфна компонента зростае за рахунок повного зникнення кристал!чно1., I навпаки, при наблияенн1 до р1вноважних умов формування зростае кристал!чна ааадова. Посл!довн1сть зникнення дифракц1йних л!н1й в!д кристая!в 1 поява максимум!в аморфно! компонента при зб1лыленн! нер!вноважнсст1 формуван-ня, под1бва тому, що 1 при плавленн1 речовини. Тобто спосте-р!гаеться под1бн1сть структурних стан!в речовини: при плав-ленн1.1 в аморфно - кристал!чному стан1. Сплави системи Со -РЬ формувалися при трьох значениях тиску робочого газу. Тиск е суттевим чинником впливу на енерг1ю кояденсованих атом1в в умовах розпилу з використанням електростатичного прискорюва-ча. Зроблен! оц!нки енерг!й по значениях, негативного потен- ' Шалу !золованого електрода Цст.дають сл1дрч1 значения енерг1й: при Р - 5,3 • 10~2 Па - 100 еВ, при Р -1,3 • 10~2 Па - 200 еВ, при Р - 9,9 • 10"3 Па - 300 еВ. Дифракц1йн1 крив! !нтенсивност! в!д кобальта, сформованого при трьох значениях енерПй в Со На випром1ншанн!, наведен! на рис. 1. Зб1яывення енергИ конденсоваш атом!в приводить до поси-лення аморф1зац11 1 практичному зютненню кристал!чно! компоненти. 0ц!нений розм1р областей когерентного розс1ювання ( L ) при тйску 9,9 • 10~3 Па становить - 2,1 нм. При тиску

1Ц1- X А XXX -«и-» ЛХ

5,3 • Ю-2 Па в1н зростав до - 4,8 нм з одночасним зростан-ням кристатно! фази. Результат« дослдаень вс1х сплав1в систем И - ( Си, А£, Ва ), РЬ - ( №э, Со, А1) вказують, що

м!ж кристал1чним 1 аморф-ним станами.1снуе достат-ньо широка перех1дна сп1ль-на область. Пор1вняння кри-вих 1нтенсивносп для А1, одержаного як в наднер1вно-важних умовах, так 1*при його плавленн!, такох вка-зуе на IX сгруктурну под!б-н!сть.Сп1в1снування криста-л1чно; 1 аморфно! фаз приводить до IX взаемодП, яка вЦбиваеться в обжимаюч!й ¿у.! внутр1шнього тиску аморфно! компонента на кристали-ки кристал1чнв! компоненти, що приводить до зменшення першу останньо! йа ~ О'.ОО) нм. Проведена оц!нка вну-тр1шнього тиску аморфно! компоненти систем V - ( Си, М, Ва') 1 РЬ - ( НЬ,

&.- 1.7нм * б

Ш 1 1X11 1 А ¿1

ЬНАм

Г У 111.1 X XXII X А ¿1

Рис.1. Зм1на !нтенсивност! Со", сформованого при тисках робочого газу:а-9,9-10~3Па-, б-1,3-10"2;В-5,3-10"2Па( СоКа випром!нювання).Умовн1 позна-чення: Шитенсивносп дифр. л1н1й: *-ГПУ Со,--ГЦК Со, 2) кути мсшивих максимум^ !з структурою ближнього порядку: ^- ГПУ Со, 1 - ГЦК Со.

Со, А1 ) показала , що на П величину суттево вшивав сту-пхнь *'нер!еноважност! стану речовини. Розроблена методика анал!зу аморфного стану по параметрах ближнього порядку кристал!чного стану. Ви'значення через параметр dhkl полохень

йыов1рних п!к1в' аморфно! компонента та пор1вняння !х з екс-периментально визначеними, лае як1сну оц!нку про складов! аморфного смаву. Так, в сплавах системи V - Ва з вм!стом бар!ю > 30 ат.2, з'являються нов! п1ки, як! зг1дно розрахун-кам в1дпов1дають сполуЩ. ВаВД4- Поява ц!е! сполуки в сплавах зм1гаое 1х ф!зичн! властивост1, структурно перетворюючи 1х в тройну систему Ва - У - 0. Подальший анал1з сплав1в систем РЬ - ( Со, А1 ) з використанням дано! методики показав, що для неаНшуваних систем характерне 1снування незалежних друг в1д друга систем пШв компонент^, 1нтенсивн1сть яких зм!-нюеться в!д концентрацП. Не вказуе на 1снування в сплавах областей локая!зацП кожного компонента окремо друг в1д друга. Величина цйх областей зммтеться в залежност! в!д стану речовини 1 в аыорфних сплавах мае найменш! значения ( I ~ 2 им ). Досл1дження структура X властивостей, сплав!в незмшу-ваних систем И - { Си, Ад, Ва )» РЬ - ( ЫЬ, Со, А1 ) та компонента показали: зовн1шн1ми чшпшками посшення аморфЬ зацП е: зб!льшення енергП конденсованих атом1в, зниження температур» Шдклашш. зиаходження оптимально!. концентрацП кошюнент!в. Внутр!шн!ми чинникада посилення аморф1зацП е:' д!аштр Гиаса атома» температура I теплота фазових перехо-'" д!в, ентроп!йн! показники, поверхнева енерПя.

В п'ят!й глав! проведен! теоретичн1 увагальнення експе-риментальних результат в 1 проведений пошук всеохошвоючих величин стану речовини. Велика к!льк1сть чинник!в впливу на ашрф!зац1ю ускладшое визначення найб!льш оптимальних !х заачень. Аморф1зац!я - це едине ф!зичие явще, тому зиаходження об'еднуючо! величини наближуе до вккриття його сут1 Параметр довхини - А, який характеризуе к1нематичн! власти-

воет! атомних систем, по характеру свое!' дП на аморф!зац!ю об'еднуе так1 чинники : д1аметр атома ё, температуру випару-вання Тс, температуру формуванна Т, атомну концентрац!ю п. За основу анал!тично1 формули взята формула довжини в!льного пробку атома молекулярно - к1нетично! теорП з корекц1йним коефвдентом - <р.

По значениях параметра - X 1 стрибка ентропП при конденса-ц!! - ДЗ можливо ощнити схильн1сть до а?,юрф1зац!1, як чис-тих речовин-, так 1 б1нарних незм!шуваних в рЦкому стан! систем. Найменш! 1 найб!лыя! значения X ! ДЗ в!дпов!дио визначають найб!льш сприятрв! умови до аморф!зацп. По характеру зм1ни х 1 ДЗ теоретично можливо визначити- найсприят-лив!ш концентраций! 2нтервали формування аморфних б1нарних сплав!в. По сп!вв!дно1пенню ! абсолютних значениях X складо-вих сплав!в, мотиве визначення посл!довност1 утворення кристал1чн9'! фази, як при формуванн! аморфно - кристал!чного сплаву, так 1 при в!дпал! амбрфних сплав!в. Перел1чен! умови маютъ экспериментальна п!дтвердження на сплавах незм!шуваних систем V/ - ( Си, Ае, Ва ), РЬ - ( №>, Со, А1 ). Зроблен! ро.зрахунки X 1 ДЗ для б1нарних сплаз!в цих систем в залеж-ност! в1д значень в!дносно! концентрацП ( рис. 2, 3 ) дос-татньо ч!тко в!дображують йав1ть тонк!' ефекти при формуванн1 сплав!в та при \л в1дггал1. Так, система V - Си мае обширяу область аморфно - кристал!чних сплаз!в,' в. яких кристал!чнс:о компонентою виявляеться т!льки м!дь. Причина цього: в низь-. ких значеннх Ач, яка нав1ть при зб!лыпенн! концентрац!I м!д1

зменьуеться ( рис, 2'). Оскишки Хсц =»2XV/. то при зб1льшенн! вм1сту м!д1, коли ДЗ падае, в!дносно мал! значения парамет-.р!в довжини забезпечують утворення аморфно - кристал!чних сплав1в. Для системи РЬ - МЬ при вм1стов! РЬ > 20 ат. %-Хрь > Ань. а при РЬ < 20 ат. %, -Арь < Хць, що вказуе на зм1ну рол1 компонента в утворенн1 кристал1чно! фази в аморфно -кристал!чному стан1 сплав!в ц!е! системи ( рис. 3 ). При низкотемпературному в!дпал! у сплавах РЬ > 20 ат. % утворю-ються кристалики свинцю, а при РЬ < 20 ат. X - кристалики йЬ. Вплив параметра довжини на стай речовини визначаеться експериментом 1 е величиною, що обуежуе розм1р флуктуац!йних утворень завдяки 1снуванню'релаксац1йнйХ процес1в. 3 другого боку терадииам!чн1 сили можуть або Шдтримувати. або проти-д!яти 'новоутворенням. Значения критичного рад!уса зародка визначае границ» зм!ни характеру дП термодинш!чних сил на фдуктуацИ. При ИКр. > X, коли термодинаы1чн! фактори приг-н!чують к1нетичн1, 1снують реальн! умови формування аморфного стану. Б наднер!вноважних умовах йкр. залежить в!д часу 1 тому мае в своему склад1 важлив! динам1чн! величини впливу на ашрф!зац1ю: швидкостГ зм!ни температуря у'т, густини уп. тиску ур. В да величину також входять ентроп!я Ба. концент-рацП ново! 1 старо! фаз П1,п.Анал1тичний вигляд ц1е! вели-чини визначаеться формулою:

. р _2о

Кгр. » —---г-

Зведення в едину умову (1?кр.> X ) сприяння утворенню аморф-

ного стану вс!х параметр!в дае можлив!сть розд!лити !х як по

Рис.- 2 Зм!на X 1 ДЗ в1д « систем У - ( Си, Ад, Ва ). Умовн1 позначення систем: •■И-Си, • \l-bg,• W-Ba, а А« цих систем, позначен! в!дпо-вЩю:* ,* .

п а « <л « мни.

Рис. 3 Зм1на X ! ЙЗ ВЦ а систем РЬ - ( ИЬ, Со, А1 )'. Умовн! позначення систем:. ••РЬ-№>, • РЬ-Со,- РЬ-А1, а X» цих систем позначен! в!дпо-в!дно.-4 ,* ,.4 .

д!1, так ! активност! на цей процес: зб1льшення значень уп, VI, Ба, б, Тс, (1 та зменшення Т, ур, щ/п посидое ймов1р-Н1сть утворення ачорфних сплав1в. Активними параметрами впливу на аморф!зац!ю сист'еми е: уп, у?, ур, п, Т. Д1 вели-чини в сво!й ослов! визначамться зовн!шн!ми чинниками: уп -к!нетичною енерг!ею конденсованих атом!й, ут, Т - температурою п!дкладки, ур - д1ею зовн!шнього ( адгез!йного ) поля, п - тиском , температурою конденсованих пар!в ! д!ею на них

зовн1шнього поля. Пасивними чинниками аморф!зацП, як1 виз-начаються видом речовини 1 В1д эовн1шн!х умов практично не залежать, е : 5а, б, Тс, с1, щ.

В шост1й глав! досл!джен! сплави з кращими ф1зичними властивостями з метою практичного використання в м1кроелект-рон!Щ ! приладах НВЧ, та наведена технолопя одержання без-п!дшарових високоадгез!йних м!дних пл!вкових покрить. Так, сплави систем А1 - ( Со, N1, Си ), N1 - VI мають: прециз1йн1 значения температурного коефвденту опору ( а < Ю-5 К"1 ), в!дхилення опору в!д початкового значения ( <№/1? ,%) за 1000 годин при 85° С не перевищуе 0,1 - 0,4% , широкий спектр но-м1нал!в поверхневого опору ( 5 - 200 Ом/кв. ). Особливо ун1-кальн1 властивостг мае сплав-N1 + 66 ат.% V. В1н при ном!на-лах ( ' 50 - 120 ) Ом/кв. мае ТКО < 10"6 К"1 1 стаб!льн1сть опору ' < 0,13 %. Сплави незШшуваних систем, мають велику перспективу в створенн! високоемшйних шивкових покритв, за рахунок можливост! формування на поверхн! мозаично! системи з компонент,!в,що утворюеться при в1дпал! аморфних, або аморфно - кристал1чних сплав!в. Так на сплав! V? + 47 ат.% Ва отримана щ!льн!сть струму ] - 1320 А/м2 при температур! 1370 К, з <р - 3 еВ 1 А - 3260 А/м2 ( пост!йна Р1дчарсона ). Для сплава N1 + 67 ат.% Ва ццльнють струму 3 - 789 А/м2 при температур! 1220 К, з - 5 еВ 1 А - 9,3 • ю" А/м2. Сплав N1 + 41 ат.% Ва мае щ1льн1сть струму ^ - 570 А/м2 при температур! 1120 К, з ф - 3,3 еВ 1 А - 1,3 • Ю10 А/м2. По значениях щ!льност1 струму 1 робочш температур! перел1чен! сплави конкурують з окс1дно - бар!ввими катоднимипокриття-ми, кр!м того, вони можуть стати основою в розробц! двом1р-них катодних вузл!в.

Вивчення дП адгез!йного поля на процес конденсацП дало можливЮть розробити $i3M4Hi принципи 1 технолог1ю безп!дша-рового формування корозШостйиш мхдних пл1вок на поверх-н! д!електрично1 тдкладки з високою адгез1ею.Р > 20 МПа. Досягаеться це за допомогою додаткового потенйалу зм!щення 100 Б, який направляе на п1дкладку !они Аг 1э щ!льн1стю струму 200 А/м~. Важливе значения мае посл!довн!сть проведения íohhoí обробки поверхн1 ( 3 - 5 ) хвилини, пот!м пара-лельне напилення м!д1 з íohhoío обробкою ( до повного вит!с-нення залишкових газхв з зони напилення ) протягом ( 1 - 2 ) хвилин, з подальшим напиленням в звичайному режим! без по-тешцалу зШщення. На технолог 1ю отримання i склад аморфних сплав!в отриман! авторськ! свЦотцва i патент РФ.

У висновках сформудовдн! ochobhí результата роботи: ' 1. При ' формуванн! пл!вки !з пару И фазовий стан залечить в!д сп1вв1дношення mí;x к1нетичними чинниками, що мають свое воображения в параметр! довжини А, 1 терюдинам!чними, як! вдабражуе RKP.. Для системи, но конденсуеться, умова утворення - аморфного стану визначаеться нер1вн1стю RKp..> I , а ступ!нь наблидення до uie'í умови визначав ступ!нь нер1вно-вавдосп конденсовано! системи,

2. Зб1льшення вначенъ vn, vj, Sa, б, Тс, d та зменшення T-, vp, ni/n посилюе ймов!рн!сть утворення аморфних сплав!в. Активними параметрами впливу, що д!ють зовн! на систему, е:

vi, n, Т. Пасивними чинниками, що визначаються влас-тивостями речовини е: Sa, б, Тс, d, ni.

3. Для спрощеного анал1зу фазового стану, в якому зна-ходиться система, що коиденсуеться на п!дкладц!,' при незм1н-них умовах формування достатньо розгляду значень i повед!нки

параметру довжини X та стрибка ентроп!! Л5: пар - р!дина.

4. Зиачне зб1льшення уп при використанн1 прискорювача дае мсшив!сть створення аморфних сплав!в незмшуваних в рЦкому стан! системах:^/ -„( Си, А{£, Ва ), РЬ - ( ЫЬ, Со, А1)

5. Визначення з експерименту значень поток!в компонен-т1в сплав1в, а також потенц!алу змщення ист.дають можли-в!сть прогнозувати з точн1стю до 2 ат. % склад сплав1в та енергШ конденсованих атом!в.

. 6. Анал!з аморфних пл!вок з використанням параметра ближнього порядку кристального стану с!ьк1 компонент!в 1 1х сполук, дав момив!сть визначити Тх п1ки на дхаграм! 1нтен-сивност! ! визначення складових аморфного сплаву.

7. ДослШення структур« сплав!в систем У - ( Си, Ag, Ва ), РЬ - ( НЬ, Со, А1 ) показало, що м!ж аморфним ! крис--тал!чним станами !снують лром!жн! аморфно - криагал1чн! стану. К1льк!сть аморфно] I кристал1чно! компонент визначаеться ступеней нер!вноважност1 формування речовини. Знайдена по-д1бн1сть структурних стан!в : в аморфно - кристал!чному ! при плавленн! речовини. Взаемод!я аморфно!.1 кристал1чно! фаз в аморфно - кристал1чному стан! речовини визначаеться д!ею обхимаючого внутр!шнього тиску аморфно! компоненти на кристал1чну, що приводить до зм!ни пер1оду останньоь

8. Можлив!сть створення наднер!вноважних умрв формуван-ня речовини в'пл!вц! дозволила на основ! систем № - И!, А1 -( Си, Со, -N1 ), У - ( Си, Аё, ва ), РЬ - ( №э, Со, А1 ) створити сплави з ун!кальними електроф!зичними властивостя-ми.

9. Для формування пл1вки мШ на поверхн1 шдкладки э адгез!ею Р > 20 МПа необхшо очистити !! ыд шару атом!в

газу за допомогою 1он1в Аг. налравленых на п1дкладку 1з щ!льн!стю струму 200 А/м2 за допомогою додаткового негативного потенц!алу в 100 В.

Основн! результата дисертащ! опубл!кован1 у таких роботах:

1. Башес В. Ф., ЬЦроптченко I. С'., Якун1н 0.0., Доценко Ф. Ф. 0соблиьост1 структури 1 електричн1 властивост! сплав!в N1

- V/, отриманих гартуванням 1з паропод!бного 1 р!дкого ста-н1в. // Вют1 АН СССР. ФММ. - 1989. - Т. 67. - вип. 6. - с. 1157 - 1162.

2.Башев В. Ф., М1рошн1ченко I. С., Доценко Ф. Ф. Особливост! кристал1зацП сплав1в А1 - N1 при надвисоких швидкостях охо-лодження. •// В1ст1 АН СССР. Метали. - 1989. - Кб.- с.55-58.

3. Башев В. Ф., Доценко Ф. Ф., М1рошн1ченко I. С.,' Пасалький В. М. Структура 1 електричц1 властивост! пл!вок Аэ - У в ме-тастабилышх- станах. // ВЮт1 АН СССР. ФММ. - 1992. - N 2. с. 68 - 73.

4.Башев В. Ф., Доценко Ф. Ф., М1рошн1ченко I. С. Електричн! властивост! напилених пл1вок А1- - Си. // В1ст1 АН СССР. ША.

- 1990. -.N11. - с. 201 - 202.

'5. Башев В. Ф., Доценко Ф. Ф., М1рошн1ченко I. С., Тесля А. В. Вплив гартування 13 парового стану на структуру-1 електричн! властивост! сплав!в А1 - Со. // В1ст! АН СССР. Метали.

- -1990. -N5. -с. 119-122.

6. Доценко Ф. Ф., Башев В. Ф., М1рошн!ченко I. С. Метаста-б!льн1 стали в напилених пл1вках сплав!в системи Си - И. // В1ст! АН СССР. Неорган!чн1 матер1али. - 1991. - Т. 27. - с. 868 - 870.

7. Башев В. Ф., Доценко Ф. Ф., М1рошн!ченко 1.-С. Метаста-61льний стан з эагартовачих 1з пару сплавах Ь'Ь - РЬ. // В1с-

Ti АН СССР. т. - 1990. - N 9. - С. 189 - 191.

8. Башев В. ф., Доценко Ф. Ф., Рябцев С. I. Електричн1 влас-'тивост1 i структура W - Ва пл!вок в св!жонапиленому i piBHO-пажному станах. // BiCTl РАН. ФММ. - 1995. -Т. 80. - вип. 1 ( червень ). - с. 117 - 123.

9. Башев В. Ф., Доценко Ф. Ф., Рябцев С. I. Вплив гартуванкя is парогвдбного стану на фазовий склад i властивост1 шивок Со - РЬ i AI - Pb. // BiCTi РАН. Ш. - 1996. - Т. 81. -вип. 1 ( ачень ). - с. 91 - 98.

10. Доценко Ф. Ф., Башев В. Ф. До питания про схильнЮть аморф1аацП сплав1в незмшуваних ё р!дкому стан1. BiCTi РАН. Метали. - 1996. N 2. - с. 41 - 45.

И. Bashev V. F., Dotsenko F. F., Mlroshnichenko i. S. and Pasal'skii V. M. Strukture and Electrical Properties of Ag -W Films in Metestabie States. // The Physics of. Metals and Metallography. - 1992. - p. 152 - 156.

12. А. с. N 1636466 (СССР). С 22 С 21/00, Н 01 с 7/06./ Аморфний сплав для тоншшвкових реэистор!в i cnociö його отримання./ Доценко Ф. ф., Башев В. Ф., Шроишченко I. С. ( СССР ). - N 4477475/02;заявка них шавок AI - Си. // BiCTi АН СССР mi. - 1990. - N И. -23.03.91. Бюл. N 11.-2с.

13. А. с. N 1574663 (СССР). С 22 с. 201 - 202. 19/00, 21/00./ Аморфний сплав для тоншшвкових резцсторгв./ Доценко Ф. Ф.,■ Башев В. Ф., М1рошн1ченко I. С. ( СССР ). - N 4436815/31 — 02. заявка 20.04.88. опубл. 30.06.90. Бюл. 24. N 24,- 2 с.

14. А. с. N 1459513 (СССР). 4 Н 01 С 7/00, С 22 С 27/04. / Аморфний сплав для виготовлення пл1вксвих резистор!в i спо-с!б його отримання. / Доценко ф. ф., Башев В. Ф., MipoiuHi-

ченко I. С., QOTKiH В. Ф. ( СССР ) - N 41886996/ 24 - 21. Заявка 03.02.87.

15. А. с. N 1612615. (СССР) ( 51 ) 5 С 22 С 27/04, С 23 С 14/00/ Аморфний сплав / Доценко Ф. Ф., Башев В. Ф., М1рошн1-чекко I. С.. Лозяний В. I. ( СССР ) - N 4612886/31 - 02. заявка 05.12.88.

16. А. с. N 1767917. (СССР) ( 51 ) 5 С 22 С 27/04. / Аморфный сплав на основи вольфраму. / !оценко Ф. Ф., Башев В. Ф., М1рошн1ченко 1. С. ( СССР ). - N 4879583/02. заявка 02.11.90.

17. А. с. N 1654361 (СССР). ( 51 ) 5 С 22 С 27/02, Н01 С • 7/06./ Аморфний'сплав для тонкопл1вкових резистор!в 1 спосЮ його отримання./ Доцешсо Ф. Ф., Башев В. Ф.„ М1рошн1чен-KO I. С. ( СССР ). - N 4710250/02; заявка 26.06.89. - опубл. 07.06.91.,; „Бюл. N 21. - 2 с.

18. Патент РФ. 15 1817484. С 23 С 14/36./ Електростатичний прискорювач. Доценко Ф. Ф., Башев В. Ф. - N 4768067/21; заявка 11.12.89. опубл. 1993. Бюл. N19.-2 с. Summary:

Dotsenko F. F.' Study of'influence super hon - equilibrium conditions of formation at the state of substance and their physical properties.

Thesis on search of the scientific degree of candidate of physical and mathematical sciences, speciality 01.04.C57. -solid state physics. Dniepropetrovsky State University, Dnepropetrovsk,- 1995.

22 scientific works containing the results of structural investigaton and physical properties of alloys: Hi - W;- Al -(Cu, Co, Hi ), W - ( Cu, Ag, Ba ), Pb - .( Kb, Co, Al ) which

- ел

are formed at super non - equilibrium coditions during the vapor quenching. It was established the structural .similarity of substance at the meltiny and being in amorpho

- crystalline sputtered state. The analysis of properties of alloys is allowed to unite'the number of influencing factors on state substance in universal inequality RCr > X ( Rcr -radius of critical embryo; X - atomic parameter of length ). This ineqnality is providing with the purposeful possibility to create necessary conditions to form the amorphous state.

Аннотация:

Доценко Ф. Ф. Изучение влияния сзерхнеравновестных условий формирования на состояние вещества и его физические свойства. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико - математических наук по специальности 01.04.07 - физика твердого тела. Днепропетровский государственный университет, Днепропетровск, 1997.

Защищаются 22 научные работы, содержащие результаты исследований структуры и физических свойств сплавов систем: N1 -W, А1 - ( Си, Со, N1 ), W - .( Си, Ag, Ва ), Pb - ( Nb, Со, А1 ), сформированных в сверхнеравновестных условиях. Обнаружено структурное подобие вещества при плавлении и в аморфно

- кристалическоы состоянии. Удалось объединить множество факторов, влияющих на состояние вещества, в универсальное неравенство, RKP. > X ( RKP. - радиус критического зародыша, х - параметр длины ). Это неравенство обеспечивает возможность целенаправленно создавать необходимые условия для формирования аморфного состояния.

Ключов! слова: наднер!вноважн1сть. незм1шуван1 аморфн! сплави, параметр довжини. рад1ус критичного зародка.

hxtui.forj *>с,к,120£Чео