Кинетика ползучести металлического стекла Pd40Cu30Ni10P20 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ
|
Ляхов, Сергей Александрович
АВТОР
|
||||
|
кандидата физико-математических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Воронеж
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2007
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.07
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
На правах рукописи
Ляхов Сергей Александрович
КИНЕТИКА ПОЛЗУЧЕСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО
СТЕКЛА Рс^оСизоМюРго
Специальность 01 04 07 - "Физика конденсированного состояния"
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук
ООЗ178022
Воронеж-2007
003178022
Работа выполнена в Воронежском государственном педагогическом университете
Научный руководитель доктор физико-математических наук,
профессор Хоник Виталий Александрович
Официальные оппоненты доктор физико-математических наук,
профессор Даринский Борис Михайлович
кандидат физико-математических наук, с н с Кобелев Николай Павлович
Ведущая организация Тамбовский государственный университет
им Г.Р Державина
Защита состоится 27 декабря 2007 года в 1830 часов на заседании диссертационного совета Д 212 03 8 06 при Воронежском государственном университете по адресу. 394006, Воронеж, Университетская пл 1, ауд 479
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного университета
Автореферат разослан " " ноября 2007 года
Учёный секретарь'
Дрождин С Н
Введение
Актуальность темы. Приготовпение металлических стекол (МС) путем высокоскоростной закалки расплава определяет ич значительную неравновесность, что, в свою очередь, является причиной самопроизвольной эволюции, приводящей структуру в более равновесное (но все еще некристаллическое) состояние Эга эволюция реализуется путем совокупности локальных атомных перестроек, которую принято называть структурной релаксацией (СР) Структурная релаксация является сложным и многогранным процессом, оказывающим значительное влияние на все физические свойства МС Очевидно, что поэтому, несмотря на многолетние исследования и обширную накопленную информацию, природа структурной релаксации далека от адекватного понимания Многие фундаментальные аспекты явления СР до сих пор остаются невыясненными Например, структурная релаксация тесно связана с гомогенным (тс нелокализованным) пластическим течением МС, реализующемся при обычных скоростях деформации при температурах Г > 400-450 К Увеличение степени структурной релаксации подавляет гомогенную пластическую деформацию Природа этого эффекта "старения" МС остается во многом непонятой С другой стороны, факт его наличия ставит важный вопрос о степени его необратимости, ибо потеря способности к пластическому формоизменению в результате СР является одним из главных факторов, препятствующих практическому применению МС В литературе принято считать, что СР практически полностью необратимо снижает способность МС к гомогенному течению
В настоящее время доминирует точка зрения о том, что гомогенное течение и его подавление в результате СР обусловлено
избыточным свободным объемом в стекле и его уменьшением при термообработке Эта точка зрения, однако, основана на результатах косвенных (хотя и довольно многочисленных) экспериментов В литературе фактически отсутствуют результаты сколько-нибудь прямых экспериментов, однозначно подтверждающих (или опровергающих) роль избыточного свободного объема в формировании закономерностей гомогенного течения МС В настоящей работе эксперименты такого рода проведены путем определения кинетики гомогенного пластического течения образцов МС в массивном и ленточном состояниях, отличающихся в 104 раз по скорости закалки, реализуемой при их изготовлении Столь большое различие в скоростях закалки определяет существенное различие в плотности образцов и, соответственно, величине избыточного свободного объема в них Следовательно, измерения кинетики гомогенного пластического формоизменения в массивных и ленточных образцов позволяют по крайней мере качественно судить о роли избыточного свободного объема Адекватное понимание природы структурной релаксации и связанного с ней гомогенного течения можно отнести к одной из наиболее значимых проблем физики некристаллического состояния
Цели и задачи исследований. С учетом изложенного, в работе были поставлены следующие цели:
• сравнительное изучение и интерпретация кинетики гомогенного течения модельного металлического стекла в массивном и ленточном состояниях,
• поиск эффекта восстановления вязкоупругости термически состаренного МС и определение оптимальных условий его реализации
Для достижения поставленных целей были определены следующие задачи исследования:
• разработка и изготовление экспериментального аппаратно-программного комплекса для измерения ползучести в широком интервале напряжений и скоростей нагрева,
• экспериментальное исследование изохронной (т е при постоянной скорости нагрева) и изотермической ползучести ниже и выше температуры стеклования Т на примере модельного
металлического стекла Рё^СизоМюРго в массивном и ленточном состояниях,
• изучение структурной релаксации посредством измерений плотности, определение зависимости температуры стеклования от скорости нагрева, и, на этой основе, в совокупности с результатами определения сдвиговой вязкости массивных и ленточных образцов, -
• оценка роли избыточного свободного объема в формировании закономерностей гомогенного течения МС,
• поиск, изучение и интерпретация эффекта восстановления
вязкоупругости термически состаренного МС
Научная новизна работы определяется тем, что в ней впервые
• выполнены детальные измерения и установлены закономерности кинетики изохронной ползучести МС в широком диапазоне скоростей нагрева ниже и выше Т ,
• осуществлено сравнительное исследование кинетики гомогенного течения массивных и ленточных образцов, сильно отличающихся по скорости закалки при их изготовлении,
• получена экспериментально обоснованная оценка сдвиговой вязкости, соответствующей стеклованию металлического расплава,
• показана возможность практически полного восстановления вязкоупругой деформации путем нагрева МС в область переохлажденной жидкости
Основные положения, выносимые на защиту:
• совокупность экспериментальных результатов изучения кинетики ползучести МС РсЦоСизоЫ^оРго в массивном и ленточном состояниях выше и ниже температуры стеклования Т!,
• установленная зависимость сдвиговой вязкости исследуемого МС от скорости нагрева при Т <Т и сформулированные представления о ее природе;
• установленная практически полная идентичность сдвиговой вязкости массивных и ленточных образцов ниже и выше Тг и, как
следствие, в совокупности с результатами измерений плотности, вывод о том, что избыточный свободный обьем не играет определяющей роли в формировании закономерностей гомогенного течения исследуемого МС,
• эффект практически полного восстановления вязкоупругости термически состаренного МС и его калориметрическое проявление, а также физические представления об их природе
Научная и практическая »нам им ость. Полученные экспериментальные результаты и сформулированные модельные подходы расширяют представления о физической природе механизмов пластического течения, структурной релаксации МС и условиях их реализации, а также позволяют прогнозировать температурную кинетику сдвиговой вязкости ниже температуры стеклования Последнее обстоятельство является весьма важным при анализе
различных физических явлений в МС, величина сдвиговой вязкости для которых является одним из определяющих параметров
Особую практическую значимость представляют результаты проведенного исследования по восстановлению вязкоупругости, которые могут послужить основой для создания технологических процессов восстановления деформационной способности термически состаренных МС
Личный вклад автора Разработка и изготовление экспериментальной установки по измерению ползучести, приготовление массивных образцов МС РсЦоСи.-щМтРго, измерения плотности и основные эксперименты по измерению ползучести были осуществлены лично автором Автор также принимал всестороннее участие в обсуждении результатов, формулировке выводов исследования и подготовке рукописей к печати Постановка целей и задач исследования осуществлена научным руководители проф В А Хоником Подготовка исходных материалов для закалки расплава, приготовление ленточных образцов МС РсЦоСизоМщРго, аттестация их некристалличности, термический анализ и отдельные измерения ползучести были выполнены с участием соавторов, поименованных ниже в списке публикаций по диссертации
Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждены на международной конференции «Актуальные проблемы прочности» (Вологда, 2005), 45-ой Международной конференции «Актуальные проблемы прочности» (Белгород, 2006), конференции «XVI Петербургские чтения по проблемам прочности» (Санкт-Петербург, 2007) и IV Международной конференции «Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений» (Тамбов, 2007)
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 статей (указанных ниже в конце автореферата) и 4 тезиса докладов
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и списка цитированной литературы, содержащего 123 наименования Полный объем диссертации составляет П2 страниц машинописного текста, в том числе 29 рисунков и 2 таблицы
Краткое содержание диссертации
Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи диссертации, изложены основные положения, выносимые на защиту, а также обоснована научная новизна и практическая значимость выполненного исследования
В первой главе представлен литературный обзор моделей аморфной структуры, моделей структурной релаксации и пластического течения, а также обзор экспериментальных данных по гомогенному течению Сформулированы выводы из литературного обзора, на основании которых были поставлены цель и задачи исследования
Во второй главе описываются методика приготовления образцов, результаты их структурного анализа, экспериментальная установка, а также методики измерения ползучести, расчета вязкости и методика измерения плотности
Для проведения экспериментов использовалось модельное стекло Рс^оСизоМ^Рго (ат%) в ленточном и массивном состояниях Ленточные образцы приготовлялись стандартным методом одновалкового спинингования расплава Скорость закалки в этом методе оценивается обычно в 106 К/с Массивные некристаллические
отливки были получены закалкой расплава в медную изложницу Скорость закалки в этом случае, измеренная путем высокоскоростной оцифровки сигнала термопары, помещенной в закалочную область, составила ~102 К/с Приведены результаты рентгеноструктурного анализа образцов в различных состояниях В ходе работы над диссертацией была разработана и изготовлена установка по измерению ползучести в широком интервале температур и скоростей нагрева Приведено подробное описание механического и электрического трактов этой установки
Изложена методика измерения ползучести, а также методика расчета сдвиговой вязкости, позволяющая исключить влияние паразитного теплового расширения установки в процессе линейного нагрева Описана методика гидростатического взвешивания, использовавшаяся для определения плотности образцов
В ziaee J излагаются результаты изохронных (т е при
const) измерений ползучести МС PdtoCu30NiюРзо, измерений
плотности, а также представлен анализ этих результатов
Измерения изохронной ползучести МС Pd^Cu^NitoPzo в массивном и ленточном состояниях были выполнены в широком интервале температур (от комнатной температуры до 7М40 К, где
- температура стеклования) и скоростей нагрева (0,3-20 К/мин) По
результатам эксперимента выделен ряд закономерностей изохронной ползучести массивных и ленточных МС, которые можно проиллюстрировать с помощью рис 1
1. В результате нагрева от 350 К до Tg +30 К сдвиговая вязкость /) снижается на шесть - семь порядков, от =1015 до -Ю4" Пахе, в
зависимости от скорости нагрева.
2. При Т <ТХ сдвиговая вязкость довольно сильно зависит от
скорости нагрева. При возрастании скорости нагрева в 30 раз (от 0.33 до 10 К/мин) г] уменьшается почти на полтора порядка.
3. Выше Г, сдвиговая вязкость не зависит от скорости нагрева -
температурные зависимости сдвиговой вязкости для всех скоростей нагрева выходят на линию квазиравновесной вязкости.
4. Анализ всей совокупности полученных зависимостей г](Т) показал, что в большинстве случаев вязкости массивных и ленточных
Литературные банные ' Pd,0NI„PB, Wilde et al. 2000 I о Pdn 5Си,аи s, Busch et at 19071
0.33 К/мин массивное Ь 0 33 К/мин ленточное | 10 К/тн массивное 10 К/мин ленточное м I Г| 1111 [ТГТТуТТТТу1! 11 111 11 i 300 350 400 450 500 550 600 Т,К
Рис. 1. Температурная зависимость логарифма сдвиговой вязкости металлического стекла РЛщСизоМюРао в массивном и ленточном состояниях.
Показаны также литературные данные по квазиравновесной вязкости стекол близкого состава. Стрелкой показана температура стеклования Г8.
и
образцов совпадают в пределах разброса результатов измерений
Полученные температурные зависимости сдвиговой при разных скоростях нагрева проанализированы в рамках модели направленной структурной релаксации Показано, что эти зависимости могут быть описаны уравнением
где Л'(1 - объемная плотность центров релаксации на единичный интервал энергии активации, С - параметр, учитывающий ориентирующее влияние внешнего напряжения на элементарные акты необратимой структурной релаксации, О - объем, в котором происходит элементарный акт релаксации, Е0- характеристическая
энергия активации (Еа(Т) = АТ, Л «3 Iх 10 3 эВ/К) и Т = аТ/сУ/ -
скорость нагрева Факт применимости уравнения (I) свидетельствует о том, что сдвиговая вязкость в условиях ньютоновского течения ниже Г проявляется как результат ориентированных внешним напряжением двухстадишшх необратимых сдвиговых атомных перестроек с распределенными энергиями активации
Формула (1) приводит к простому соотношению,
любой температуры Т < Т разность логарифмов сдвиговых вязкостей, 1]1 и т]2 соответствующих скоростям нагрева Ту и Тг, должна быть равна логарифму обратного отношения этих скоростей нагрева Показано, что это соотношение действительно выполняется
П(Г,Г) = [гЛАГ0(Ев(Г))ОС]~',
(I)
которого следует, что для
Представлены результаты экспериментального исследования температурной зависимости температуры стеклования от скорости нагрева, полученные по данным дифференциальной сканирующей калориметрии и результатам измерений изохронной ползучести Показано, что зависимость Г от скорости нагрева подчиняется уравнению Бартенева,
* Е
где к - постоянная Больцмана, Е- энергия активации, г0- обратный частотный фактор, С = const На основании этого уравнения и предположения о том, что зависимость сдвиговой вязкости от температуры при Г > Т является аррениусовской, было получено выражение, определяющее зависимость сдвиговой вязкости от скорости нагрева вблизи температуры стеклования,
1г-г' т0Т
где rj0 = const Выражение (2) дает обратную пропорциональность
между ц к Т при T = Tg. Именно такая зависимость была
установлена в наших экспериментах Экстраполяция этой зависимости на скорость 102 К/с (такая скорость была зафиксирована при производстве массивного МС, которое исследовалось в настоящей работе) дала значение = (3 52 ± 0 13) х 108 Пахе, что примерно на
четыре порядка меньше значения (Г7=1012 Пахе), обычно принимаемого за вязкость при стекловании расплава
Представлены результаты измерения плотности исходного кристаллического сплава, массивного и ленточного МС Рс^оСизоТ^юРго в исходном свежезакаленном состоянии, после нагрева до 550 К (т с после нагрева выше Г в состояние переохлажденной жидкости), а также после нагрева до 660 К (т с после нагрева выше температуры кристаллизации) Отмечено, что исходные массивные образцы на О 48% более плотны, чем ленточные, а структурная релаксация (нагрев до 550 К) вызывает рост плотности массивных и ленточных образцов на 0 27% и 0 57%, соответственно
С использованием полученных результатов плотности было оценено ожидаемое отношение сдвиговых вязкостей массивного и ленточного состояний в рамках модели свободного объема. Эта оценка показала, что сдвиговая вязкость массивного МС должна быть как минимум в 107 раз выше вязкости того же стекла в ленточном состоянии, что полностью несовместимо с полученными экспериментальными данными по сдвиговой вязкости массивных и ленточных образцов (см рис 1) Сдеин вывод о том, что часто предполагаемая связь со свободным объемом центров релаксации, ответственных за структурную релаксацию и гомогенное пластическое течение МС, на самом деле является сомнительной, ибо противоречит целому ряду экспериментальных фактов
В главе 4 рассматриваются эксперименты по восстановлению вязкоупругости металлического стекла Рс^оСизоМгюРго, а также качественная интерпретация их результатов в рамках простой феноменологической модели
Суть проведенных экспериментов заключается в следующем Сначала образец нагревался до температуры испытания с некоторой
скоростью, нагружался и проводились измерения ползучести в течение 14000 с Затем образец разгружался, охлаждался до комнатной температуры и вышеописанная процедура повторялась еще два раза Затем образец нагревался с той же скоростью до некоторой температуры Г , сразу же охлаждался до температуры испытания, снова нагружался и проводились измерения ползучести в течение вышеуказанного времени. Эта процедура далее повторялась многократно При этом температура предварительного отжига Та увеличивалась с каждым новым циклом Температуры отжигов лежали в интервале от температуры испытания до температуры, превышающей температуру стеклования на несколько градусов
Было проведено несколько серий измерений изотермической ползучести при температурах 513, 5! 4, 532 К на массивных и ленточных образцах При этом было установлено, что отжиг в интервале 537-570 К (т с при Т <Те) не приводит к существенному
изменению вязкоупругих свойств МС РсЦоСизоМюРм, как в случае массивного, так и в случае ленточного состояний Отжиг при температуре 588 К (что составляет «7^+10 К) приводит к
восстановлению вязкоупругой деформации на 30-50% При этом величина эффекта восстановления примерно не зависит от температуры испытания, а кинетика восстановления вязкоупругой деформации для ленточных и массивных образцов весьма сходна, несмотря на огромную разницу в скоростях закалки, реализуемых при их изготовлении
Затем было выполнено еще несколько аналогичных серий измерений на массивных образцах с той лишь разницей, что температуры предварительного отжига были увеличены на 20-30 К
Оказалось, что предварительный кратковременный отжиг до температуры я 7|, +30 К приводит к практически полному восстановлению вязкоупругой деформации массивного МС.
| 0.005
0.000
5000 10000 15000 Время, с
Рис. 2. Кинетика ползучести одного и того же образца стекла Р(14(,Си30М"||0Р2о в массивном состоянии при температуре 529 К после термоциклироваиия. I - первое измерение ползучести, 2- второе измерение, 3 -третье измерение ползучести в исходном состоянии, 4 - четвертое измерение ползучести после нагрева до Та = 588 К, 19 - девятнадцатое измерение ползучести после нагрева до Г = 608 К (промежуточные измерения не показаны),
Обратимся к конкретному примеру. На рис. 2 представлены результаты одного из экспериментов, показывающих практически полное восстановление вязкоупругой деформации. Видно, во-первых, что в результате структурной релаксации вязкоупругая деформация после трех последовательных нагружений при Т = 529 К снизилась примерно в пять раз (см. кривую под номером 3). Последующий кратковременный нагрев до температуры Г = 583 К привел к
восстановлению пластической деформации примерно на 50 % (кривая под номером 4), а в результате 19-го нагружения после нагрева до Г = 608 К (кривая под номером 19) конечная деформация образца становится весьма близка к таковой, реализующейся при первом нагружении Таким образом, исходная деформация практически полностью восстанавливается нагревом до температуры Т »7*г +30
К Была проведена оценка уменьшения поперечного сечения в процессе деформации и показано, что этот эффект сколько-нибудь существенным не является
Структурная релаксация, ответственная за изотермическую ползучесть в рассматриваемых эксперментах, может быть интерпретирована как переход двухуровневых центров релаксации из верхнего энергетического состояния в нижнее, а возврат деформационной способности в результате нагрева выше Тх может быть обусловлен термическим повторным заселением высокоэнергетических состояний При этом процесс повторного заселения может быть зафиксирован калориметрически в виде эндотермической реакции и неоднократно воспроизведен, как было показано в настоящей работе методом дифференциального термического анализа.
Общие выводы по работе
1 Установлено, что сдвиговая вязкость массивного и ленточного МС Рё^СизоМюРго существенно зависит от скорости нагрева ниже температуры стеклования Т и не зависит от нее выше
Т Апробировано простое соотношение, устанавливающее связь
между температурными зависимостями сдвиговой вязкости ниже Г , измеренными при различных скоростях нагрева Аргументировано утверждение о том, что зависимость сдвиговой вязкости от скорости нагрева ниже Т обусловлена ориентированными внешним
напряжением двух стадийны ми атомными перестройками с распределенными энергиями активации.
2 Установлено, что сдвиговая вязкость массивных и ленточных образцов МС РсЦоСизцЫмоРго практически одинакова, несмотря на огромную разницу (четыре порядка) в соответствующих скоростях закалки При этом плотность массивных образцов на ~0 45% выше плотности исходных ленточных образцов В результате структурной релаксации плотность возрастает на »0 27% в случае массивного состояния и на «0 57% в случае ленточного С использованием данных по плотности показано, что установленный факт идентичности сдвиговой вязкости массивных и ленточных образцов несовместим с моделью свободного объема
3 Показано, что зависимость температуры стеклования от скорости нагрева МС Рс^Си-к^юРго подчиняется уравнению Бартенева. На основе этого уравнения получена зависимость сдвиговой вязкости при Т = Г от скорости нагрева, согласующаяся с полученными экспериментальными данными Эта зависимость предполагает, что сдвиговая вязкость при 7" = Г для закалки со
скоростью 102 К/с, составляет «108 Пахе, что примерно на четыре порядка меньше, чем вязкость, обычно принимаемая для стеклования жидкости
4. Впервые показано, что способность к вязкоупругой деформации термически состаренного МС, фиксируемая измерениями изотермической ползучести ниже Тк, может быть практически полностью многократно восстановлена путем нагрева в состояние переохлажденной жидкости Аргументировано утверждение о том, что восстановление деформационной способности состаренного стекла обусловлено термическим перезаселенисм двухуровневых сильно асимметричных центров структурной релаксации в верхние энергетические состояния фиксируемым калориметрически Показано, что восстановление деформационной способности состаренных образцов МС Pdt0CuioNiioP2o в массивном и ленточном состояниях реализуется почтя одинаково, свидетельствуя об отсутствии существенной связи центров релаксации с избыточным свободным объемом
Публикации по диссертации:
1 Bobrov О.Р , Khonik У А , Lyakhov S А , Csach К , Kitagawa К., Neuhauser Н Shear viscosity of bulk and ribbon glassy Pd-Cu-Ni-P well below and near the glass transition Journal of Applied Physics 2006, Vol 100,p 033518J-033518_9
2 Csach К, Bobrov О P , Khonik V.A, Lyakhov S A , Kitagawa К, Relationship between the shear viscosity and heating rate of metallic glasses below Tg Physical Review В 2006, Vol 73, p 092107_1-092107_4
3 Чах К, Ляхов С А , Хоник В.А Обратимая вязкоупругая деформация массивного металлического стекла Деформация и разрушение материалов 2006, № 8, с 22-25
4. Bobrov O.P, Csach К, Khomk S V, Kitagawa К, Lyakhov S Л, Yazvitsky M Yu, Khomk V A The recovery of structural relaxation-induced viscoelastic creep strain in bulk and ribbon Pd-Cu-Ni-P glass Setipta Material«! 2007, Vol 56, p 29-32
5. Csach К, Ляхов С A, Хоник В А Восстановление способности к вязкому течению объемного металлического стекла посредством термообработки Письма в Журнал Технической Физики 2007, Т 33, № 12, с 9-15
Статьи [1,2,3,5] опубликованы в журналах,
входящих в перечень ВАК РФ
Научное издание
ЛЯХОВ Сергей Александрович
КИНЕТИКА ПОЛЗУЧЕСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СТЕКЛА Ра^СизоГ^оРго
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук
Подписано в печать 22 11 2007 г Формат 60х84'Л6 Печать трафаретная Гарнитура «Тайме» Уел печ л 1,25 Уч-изд л 1,2 Заказ 342 Тираж 100 экз
Воронежский госпедуниверситет Отпечатано с готового оригинала-макета в типографии университета. 394043, г Воронеж, ул Ленина, 86
4
Глава Iктура иктурная релаксация металлических стёкол. Пластическая деформация в условиях интенсивной структурной релаксации литературный обзор)
1.1. Структура аморфного состояния
1.2. Кинетика стеклования и структурная релаксация
1.3. Пластическое течение металлических стекол
1.3.1. Гетерогенная и гомогенная деформация
1.3.2. Вязкоупругость
1.4. Модельные представления структурной релаксации и гомогенного течения
1.4.1. Модели свободного объема
1.4.2. Модель спектра энергии активации
1.4.3. Модель направленной структурной релаксации
1.5. Ползучесть металлических стекол
1.6. Выводы из литературного обзора
Гшва II Методика эксперимента
2.1. Приготовление образцов. Структурный анализ.
2.2. Экспериментальная установка для исследования ползучести
2.3. Методика измерения ползучести. Расчет вязкости
2.4. Методика измерения плотности
Глава IIIПластическое течение металлического стекла Р(14оСизо№мР2о в массивном и ленточном состояниях в условиях линейного нагрева
3.1. Основные результаты эксперимента
3.2. Природа зависимости сдвиговой вязкости от скорости нагрева ниже температуры стеклования
3.3. Зависимость температуры стеклования МС РсЬоСизо^юРм от скорости нагрева
3.4. Зависимость сдвиговой вязкости от скорости нагрева вблизи температуры стеклования
3.5. Плотность массивного и ленточного РсЦСизоГ^юРго
3.5. Удельный объем массивного и ленточного Рс^оСизо^юРм
3.6. Роль избыточного свободного объема в формировании механизма гомогенного пластического течения МС
3.7. Выводы по главе III
Глава IV Восстановление вяз коу пру гости в металлическом стекле Р(14цСи згАг1'мР2о
4.1. Введение
4.2. Результаты эксперимента и их обсуждение
4.3. Кинетика сдвиговой вязкости при изотермических измерениях ползучести и ее связь с необратимой и обратимой структурной релаксацией
4.4. Выводы по главе IV
Актуальность темы. С момента первого упоминания в литературе о металлических стеклах (МС) прошло почти пятьдесят лет. Однако, интерес исследователей к этим материалам постоянно растет. Это связано с тем, что металлические стекла обладают рядом уникальных свойств (высокой прочностью и твердостью в сочетании с удовлетворительной пластичностью, высокой твердостью и коррозионной стойкостью, способностью к сверхпластическому формоизменению при высоких температурах, хорошими магнитомягкими свойствами и др.), обусловленных спецификой их некристаллической структуры. Стандартные МС обычно приготовляют спиннингованием расплава в виде лент толщиной 20-40 мкм со скоростями закалки порядка 10б К/с. Внимание к некристаллическим металлическим материалам в последнее время значительно возросло в связи с относительно недавним открытием нового класса МС - так называемых массивных (bulk)
МС, которые могут быть приготовлены при относительно низких скоростях 2 0 закалки - до 10-10" К/с и менее (в некоторых отдельных случаях). Соответственно, минимальный характерный размер приготовляемых образцов переместился в миллиметровую или даже сантиметровую область. Появление этих материалов значительно расширило потенциальные области применения МС и позволило использовать новые методы исследования, которые были практически нереализуемы в случае обычных ленточных стекол. Соответственно, вырос общий уровень понимания структурного состояния и различных физических процессов в МС.
Приготовление МС путем высокоскоростной закалки расплава определяет их значительную неравновесность, что, в свою очередь, определяет самопроизвольную эволюцию, приводящую структуру в более равновесное (но все еще некристаллическое) состояние. Эта эволюция реализуется путем совокупности локальных атомных перестроек, которую принято называть структурной релаксацией (CP). Структурная релаксация является сложным и многогранным процессом, оказывающим значительное влияние на все физические свойства МС. Очевидно, что поэтому, несмотря на многолетние исследования и обширную накопленную информацию, природа структурной релаксации далека от адекватного понимания. Многие фундаментальные аспекты явления СР до сих пор остаются невыясненными. Например, структурная релаксация тесно связана с гомогенным (т.е. нелокализованным) пластическим течением МС, реализующемся при обычных скоростях деформации при температурах 7>400—450 К. Увеличение степени структурной релаксации подавляет гомогенную пластическую деформацию. Природа этого эффекта "старения" МС остается во многом непонятой. С другой стороны, факт его наличия ставит важный вопрос о степени его необратимости, ибо потеря способности к пластическому формоизменению в результате СР является одним из главных факторов, препятствующих практическому применению МС. В литературе принято считать, что СР практически полностью необратимо снижает способность МС к гомогенному течению.
В настоящее время доминирует точка зрения о том, что гомогенное течение и его подавление в результате СР обусловлено избыточным свободным объемом в стекле и его уменьшением при термообработке. Эта точка зрения, однако, основана на результатах косвенных (хотя и довольно многочисленных) экспериментов. В литературе фактически отсутствуют результаты сколько-нибудь прямых экспериментов, однозначно подтверждающих (или опровергающих) роль избыточного свободного объема в формировании закономерностей гомогенного течения МС. В настоящей работе эксперименты такого рода проведены путем определения кинетики гомогенного пластического течения образцов МС в массивном и ленточном состояниях, отличающихся в 104 раз по скорости закалки, реализуемой при их изготовлении. Столь большое различие в скоростях закалки определяет существенное различие в плотности образцов и, соответственно, в величине исходного избыточного свободного объема в них. Следовательно, измерения кинетики гомогенного пластического формоизменения в массивных и ленточных образцов позволяют по крайней мере качественно судить о роли избыточного свободного объема. Адекватное понимание природы структурной релаксации и связанного с ней гомогенного течения можно отнести к одной из наиболее значимых проблем физики некристаллического состояния.
Экспериментальные исследования физики гомогенного пластического течения МС удобно осуществлять посредством измерений ползучести. Эти измерения выполняются при постоянном приложенном напряжении, так что измеряется простой отклик - деформация. Однако, несмотря на кажущуюся внешнюю простоту, практическая реализация этого метода достаточно сложна. Это в первую очередь связано с тем, что подлежащая измерению деформация образца обычно сопоставима с паразитной тепловой деформацией измерительной установки. Это обстоятельство кардинально затрудняет проведение сколько-нибудь точных измерений. О серьезности этой проблемы говорит тот факт, что в литературе практически отсутствуют данные по ползучести МС в сколько-нибудь значительном интервале температур и/или скоростей нагрева ниже Т В настоящей работе обход указанной проблемы был осуществлен путем создания экспериментальной установки, реализующей совокупность оригинальных технических решений. Созданная экспериментальная установка послужила основой для выполнения цикла работ по гомогенному пластическому течению и его связи со структурной релаксацией МС, представленного в настоящей диссертации.
Цель и задачи исследований. С учетом изложенного, в работе были поставлены следующие цели:
• сравнительное изучение и интерпретация кинетики гомогенного течения модельного металлического стекла в массивном и ленточном состояниях;
• поиск эффекта восстановления вязкоупругости термически состаренного МС и определение оптимальных условий его реализации.
Для достижения поставленных целей были определены следующие задачи исследования:
• разработка и изготовление экспериментального аппаратно-программного комплекса для измерения ползучести в широком интервале напряжений и скоростей нагрева;
• экспериментальное исследование изохронной (т.е. при постоянной скорости нагрева) и изотермической ползучести ниже и выше температуры стеклования Т на примере модельного металлического стекла
РЛюСизоМюРго в массивном и ленточном состояниях;
• изучение структурной релаксации посредством измерений плотности, определение зависимости температуры стеклования от скорости нагрева, и, на этой основе, в совокупности с результатами определения сдвиговой вязкости массивных и ленточных образцов,
• оценка роли избыточного свободного объема в формировании закономерностей гомогенного течения МС;
• поиск, изучение и интерпретация эффекта восстановления вязкоупругости термически состаренного МС.
Научная новизна работы определяется тем, что в ней впервые:
• выполнены детальные измерения и установлены закономерности кинетики изохронной ползучести МС в широком диапазоне скоростей нагрева ниже и выше Т ;
• осуществлено сравнительное исследование кинетики гомогенного течения массивных и ленточных образцов, сильно отличающихся по скорости закалки при их изготовлении;
• получена экспериментально обоснованная оценка сдвиговой вязкости, соответствующей стеклованию металлического расплава;
• показана возможность практически полного восстановления вязкоупругой деформации путем нагрева МС в область переохлажденной жидкости.
Основные положения, выносимые на защиту:
• совокупность экспериментальных результатов изучения кинетики ползучести МС РЛюСизоМюРго выше и ниже температуры стеклования Те;
• установленная зависимость сдвиговой вязкости МС от скорости нагрева при Т < Т% и сформулированные представления о ее природе;
• установленная почти полная идентичность сдвиговой вязкости массивных и ленточных образцов ниже и выше Тг и, как следствие, в совокупности с результатами измерений плотности, вывод о том, что избыточный свободный объем не играет определяющей роли в формировании закономерностей гомогенного течения исследуемого МС;
• эффект практически полного восстановления вязкоупругости термически состаренного МС и его калориметрическое проявление, а также физические представления об их природе.
Научная и практическая значимость. Полученные экспериментальные результаты и сформулированные модельные подходы расширяют представления о физической природе механизмов пластического течения, структурной релаксации МС и условиях их реализации, а также позволяют прогнозировать температурную кинетику сдвиговой вязкости ниже температуры стеклования. Последнее обстоятельство является весьма важным при анализе различных физических явлений в МС, величина сдвиговой вязкости для которых является одним из определяющих параметров.
Особую практическую значимость представляют результаты проведенного исследования по восстановлению вязкоупругости, которые могут послужить основой для создания технологических процессов восстановления деформационной способности термически состаренных МС.
Личный вклад автора. Разработка и изготовление экспериментальной установки по измерению ползучести, приготовление массивных образцов МС РЛиСизоМюРго, измерения плотности и основные эксперименты по измерению ползучести были осуществлены лично автором. Автор также принимал всестороннее участие в обсуждении результатов, формулировке выводов исследования и подготовке рукописей к печати. Постановка целей и задач исследования осуществлена научным руководителем проф. В.А. Хоником. Подготовка исходных материалов для закалки расплава, приготовление ленточных образцов MC Р&юСизоМюРго, аттестация их некристалличности, термический анализ и отдельные измерения ползучести были выполнены с участием соавторов, поименованных ниже в списке публикаций по диссертации.
Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждены на международной конференции «Актуальные проблемы прочности» (г. Вологда, 3-7 октября 2005 г.), 45-ой Международной конференции «Актуальные проблемы прочности» (г. Белгород, 25-28 сентября 2006 г), конференции «XVI Петербургские чтения по проблемам прочности» (г. Санкт-Петербург, 10-12 апреля 2007 г.) и IV Международной конференции «Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений» (25-29 июня 2007 года, г. Тамбов).
Публикации по теме диссертации
1. К. Csach, С.А. Ляхов, В.А. Хоник. Восстановление способности к вязкому течению объемного металлического стекла посредством термообработки. Письма в Журнал Технической Физики, 2007, т.ЗЗ, вып. 12, с.9-15.
2. О.Р. Bobrov, К. Csach, S.V. Khonik, К. Kitagawa, S.A. Lyakhov, M.Yu.Yazvitsky, V.A. Khonik. The recovery of structural relaxation-induced viscoelastic creep strain in bulk and ribbon Pd4oCu3oNi10P2o glass. Scripta Materialia, 2007, v.56, N1, p.29-32.
3. O.P. Bobrov, V.A. Khonik, S.A. Lyakhov, K. Csach, K. Kitagawa, H. Neuhäuser. Shear viscosity of bulk and ribbon glassy РсЦоСизоМюРго well below and near the glass transition. Journal of Applied Physics, 2006, v. 100, N3, p. 033518-1 -033518-9.
4. K. Csach, O.P. Bobrov, V.A. Khonik, S.A. Lyakhov, K. Kitagawa. Relationship between the shear viscosity and heating rate of metallic glasses below Tg. Physical Review B, 2006, v.13, N9, p. 092107-1 - 092107-4.
5. К. Чах, C.A. Ляхов, B.A. Хоник. Обратимая вязкоупругая деформация массивного металлического стекла. Деформация и разрушение материалов. 2006, N8, с. 22-25. и
Общие выводы по работе
1. Установлено, что сдвиговая вязкость массивного и ленточного МС Р(14оСизо№]оР2о существенно зависит от скорости нагрева ниже температуры стеклования Тв и не зависит от нее выше Те. Апробировано простое соотношение, устанавливающее связь между температурными зависимостями сдвиговой вязкости ниже Т, измеренными при различных скоростях нагрева. Аргументировано утверждение о том, что зависимость сдвиговой вязкости от скорости нагрева ниже Т обусловлена ориентированными внешним напряжением двухстадийными атомными перестройками с распределенными энергиями активации.
2. Установлено, что сдвиговая вязкость массивных и ленточных образцов МС Рс^оСизоМюРго практически одинакова, несмотря на огромную разницу (четыре порядка) в соответствующих скоростях закалки. При этом плотность массивных образцов на »0.45% выше плотности исходных ленточных образцов. В результате структурной релаксации плотность возрастает на «0.27% в случае массивного состояния и на «0.57% в случае ленточного. С использованием данных по плотности показано, что установленный факт идентичности сдвиговой вязкости массивных и ленточных образцов несовместим с моделью свободного объема.
3. Показано, что зависимость температуры стеклования от скорости нагрева МС РЛадСизоМюРго подчиняется уравнению Бартенева. На основе этого уравнения получена зависимость сдвиговой вязкости при Т = Т от скорости нагрева, согласующаяся с полученными экспериментальными данными. Эта зависимость предполагает, что сдвиговая вязкость при Т = Тй
2 8 для закалки со скоростью 10 К/с, составляет «10 Пахе, что примерно на четыре порядка меньше, чем вязкость, обычно принимаемая для стеклования жидкости.
4. Впервые показано, что способность к вязкоупругой деформации термически состаренного МС, фиксируемая измерениями изотермической ползучести ниже Г , может быть практически полностью многократно восстановлена путем нагрева в состояние переохлажденной жидкости. Аргументировано утверждение о том, что восстановление деформационной способности состаренного стекла обусловлено термическим перезаселением двухуровневых сильно асимметричных центров структурной релаксации в верхние энергетические состояния фиксируемым калориметрически. Показано, что восстановление деформационной способности состаренных образцов МС РЛ,оСизо№,оР2о в массивном и ленточном состояниях реализуется почти одинаково, свидетельствуя об отсутствии существенной связи центров релаксации с избыточным свободным объемом.
1. Эгами Т. Атомный ближний порядок в аморфных и жидких сплавах. Под ред. Люборского Ф.Е. Аморфные металлические сплавы. М.: Металлургия, 1987, стр. 92-106.
2. Глезер A.M., Молотилов Б.В. Структура и механические свойства аморфных сплавов. М.: Металлургия, 1992. стр. 208.
3. В. Вагнер К.Н.Дж. Экспериментальное определение атомной структуры аморфных сплавов с помощью методов рассеяния. Под ред. Люборского. Аморфные металлические сплавы. М.¡Металлургия, 1987, стр. 74-91.
4. Cargill G.S. Structure of metallic alloy glasses. Solid State Physics. 1975, Vol. 30, N 2, pp. 227-244.
5. Полк Б.К., Гиссен Д.Е. Основные принципы и применение металлических стекол. Под ред. Гилмана Д. Д. и Лими X. Д. Металлические стекла. М.: Металлургия, 1984, стр. 12-38.
6. Чен Ч.С., Джексон К.А. Сверхбыстрая закалка жидких сплавов. Под ред Германа Г. Металлические стекла. М.: Металлургия, 1986, стр. 173-210.
7. Chen H.S. Glassy metals. Rep. Prog. Phys. 1980, Vol. 43, № 4, pp. 353-432.
8. Bernal J.D. A geometrical aproach to the structure of liquvids. Nature. 1959, Vol. 183, № 4655, pp. 141-147.
9. Bernal J.D. Geometry of the structure of monoatomic liquids. Nature. 1960, Vol. 185, № 4706, pp. 6870.
10. Bernal J.D., Mason J. Co-ordination of randomly packed spheres. Nature. 1960, Vol. № 188,4754, pp. 910-911.
11. Gaskell P.H. A new structural model for transition metal-metalloid glasses. Nature. 1978, Vol. 276, 5687, pp. 484-485.
12. Gaskell P.H. A new structural model for amorphous transition metals, silicides, borides, phosphorides and carbides. J. Non-Cryst. Solids. 1979, Vol. 32, № 1, pp. 207-224.
13. Li J.C.M. Dislocation in amorphous metals. Metall. transactions A. 1985, Vol. 16a, № 7-12, pp. 22272230.
14. Morris R.C. Disclination-dislocation model of metallic glass structures. J. Appl. Phys. 1979, Vol. 50, № 5, pp. 3250-3257.
15. Koizumi H., Ninomiya T.A. Dislocation model of amorphous metals. J. Phys. Soc. Jap. 1980, Vol. 49, № 3, pp. 1022-1029.
16. Овидько И.А. Дефекты и пластические свойства аморфных металлических сплавов (металлических стекол). Металлофизика. 1989, Т. 11, № 2, стр. 35-40.
17. Овидько И.А. Дисклинационный механизм пластической деформации в металлических стеклах. Письма в Журнал Технической Физики. 1987, Т. 13, 7, ар. 443-446.
18. Лихачев В.А., Шудегов В.Е., Дудоров В.Ю., Пислегина Г.А. Теоретическое и экспериментальное исследование дисклинаций. Л.: ФТИ им. А.Ф.Иоффе, 1986. 236 с.
19. Займан Дж. Модели беспорядка. М.: Мир, 1982.591 с.
20. Briant C.L., Burton J J. Icosahedral microclusters a possible structural unit in amorphous metals. Phys. stat. sol. 1978, Vol. 85, № 4879, pp. 393-402.
21. Sadoc J.F. Hidden order in non-crystalline structures: the curved space approach. J. Non-Cryst. Sol. 1985, Vol. 75, № 1-3, pp. 103-114.
22. Гаскел Ф. Модели структуры аморфных металлов. Металлические стекла: Вып. II. Атомная структура и динамика, электронная структура, магнитные свойства. М.: Мир, 1986, стр. 1263.
23. Хоник В.А. Стекла: структура и структурные превращения. Соросовский образовательный журнал. 2001, Т. 7, № 3, стр. 95-102.
24. Алехин В.П., Хоник В.А. Структура и физические закономерности деформации аморфных сплавов. М.: Металлургия, 1992.248 с.
25. Taub A.I., Spaepen F. Isoconfigurational flow of amorphous Pd-Si. Scr. Met. 1979, Vol. 13, № 3, pp. 195-198.
26. Bruning R., Altounian Z., Strom-Olsen J.O. Reversible structural relaxation in Fe-Ni-B-Si metellic glasses. J. Appl. Phys. 1987, Vol. 62, pp. 3633-3639.
27. Altounian Z. Reversible structural relaxation in metellic glasses. Mater. Sci. Eng. 1988, Vol. 97, pp. 461-468.
28. Woldt E. The reversible enthalpy change of the metallic glass Fe-Ni-B: Experiments and simulation in the activation energy spectrum model. J. Mater. Sci. 1988, Vol. 23, № 12, pp. 4383-4391.
29. Leake J.A., Woldt E., Evetts J.E. Gaussian activation energy spectra in reversible and irreversible structural relaxation. Mater. Sci. Eng. 1988, Vol. 23, № 12, pp. 469-472.
30. Chen H.S. A new aspect the glass transition process and structural relaxation in metallic glasess. in: Proc. 4th Int. Conf. on Rapid. Quench. Metals. 1981, pp. 495-500.
31. Suzuki R.O., Shingu P.H. Enthalpy relaxation of some metallic glasses nearTg. J. Non-Cryst. Sol. 1984, Vols. 61-62, pp. 1003-1008.
32. Harmelin M., Sadoc A.; Naudon A., Quivy A. The effect of struktural relaxation on the local structure of Cu-Zr amorphous alloys J. Non-Cryst. Sol. 1985, Vol. 74, N1, pp. 107-117.
33. Surinach S., Clavaguera N., Baro M.D. Measurements of structural relaxation in amorphous Fe-Ni-B by diffrential scanning calorimetry. Mater. Sci. Eng. 1988, Vol. 97, pp. 533-536.
34. Tuinstra P., Duine P.A., Sietsma J.J. Non-Cryst. Sol. 1993, Vols. 156-158, p. 519.
35. Busch R., Liu W., Johnson W.L. Thermodynamics and kinetics of the Mg-Cu-Y bulk metallic glass forming liquid. J. Appl. Phys. 1998, Vol. 83, № 8, pp. 4134-4141.
36. Fan G.J., Loffer J.F., Wunderlich R. K., Fecht HJ. Thermodynamics, enthalpy relaxation and fragility of the bulk metallic glass-forming liquid Pd-Ni-Cu-P. Acta Mater. 2004, Vol. 52, p. 667.
37. Dietz G., Stanglmeier F. The reversible relaxationof the shearmodulus in amorphous Co-p alloys. J. Phys. F: Met. Phys. 1987, Vol. 17, pp. 1847-1860.
38. Кобелев Н.П., Колыванов Е.Л., Хоник B.A. Исследование структурной релаксации в объемном металлическом стекле Pd-Cu-Ni-P. ФТТ. 2006, Т. 48, № 3 стр. 389-395.
39. Кобелев Н.П., Колыванов Е.Л., Хоник В. А. Необратимая структурная релаксация в массивном металлическом стекле Pd-Cu-Ni-P. ФТТ. 2006, Т. 48, № 3, стр. 413-419.
40. Mulder A.L., van derZwaagS., van den Beukel A. Embrittlement and disembrittlement in amorphous metglas. Scr. Mater. 1983, Vol. 17, pp. 1399-1402.
41. Shimansky F.P., Gerling R., Wagner R. Thermally induced restoration of the ductility brittle amorfous alloys. Mater. Sci. Eng. 1991, Vol. A133, pp. 328-331.
42. Gerling R., Shimansky F.P., Wagner R. Ductilization of brittle amorphous alloys and reversible changes of the free volume by thermal treatments. Scr. Met. 1988, Vol. 22, pp. 1291-1295.
43. Khonik V.A., Kosilov A.T., Kuzmitschev V.A., Dzuba G.A. Inelastic torsion and strain recovery of metallic glasses. Acta Met. Mater. 1992, Vol. 40, № 6, pp. 1387-1393.
44. Belyavsky V.I., Csach K., Khonik V.A., Mikhailov V.A., Ocelik V. Isothermal strain recovery as a result of reversible structural relaxation of metallic glasses. J. Non-Cryst. Sol. 1998, Vol. 241, pp. 105-112.
45. Косилов A.T., Кузьмищев B.A., Хоник B.A. Пластическое кручение и возврат формы металлических стёкол. ФТТ. 1992, Т. 34, № 12, стр. 3682-3690.
46. Csach К., Filippov Yu.A., Khonik V.A., Kulbaka V.A., Ocelik V. Non-isothermal strain recovery as a result of irreversible structural relaxation of metallic glasses. Phil. Mag. A. 2001, Vol. 81, pp. 1901-1915.
47. Михайлов B.A. Ползучесть металлических стекол в условиях интенсивной структурной релаксации. Дис. канд. физ.-мат. наук. 1998,121 с.
48. Maddin R., Masumoto Т. The deformation of amorphous palladium-20% silicon. Mater. Sci. Eng. 1972, Vol. 9, № 3, pp. 153-162.
49. Pampillo C.A. Review flow and fracture in amorphous alloys. J. Mater. Sci. 1975, Vol. 10, № 7, pp. 1194-1227.
50. Argon A.S. Plastic deformation in metallic glasses. Acta Met. 1979, Vol. 27, № 1, pp. 47-58.
51. Spaepen F. A microscopic mechanism for steady state inhomogeneous flow in metallic glasses. Acta Met. 1977, Vol. 25, № 3, pp. 407-415.
52. Виноградов А.Ю., Михайлов B.A., Хоник B.A. Акустическая эмиссия при гетерогенном и гомогенном пластическом течении металлического стекла. ФТТ. 1997, Т. 39, № 5, стр. 885-888.
53. Хоник В.А. Роль структурной релаксации в формировании закономерностей пластического течения металлических стекол. Известия РАН. Серия физическая. 2001, Т. 65, № 10, стр. 1465-1471.
54. Khonik V.A., Mikhailov V.A., Vinogradov A.Yu. On the nature of homogeneous-inhomogeneous flow transition in metallic glasses: acoustic emission investigation. Scr. Mater. 1997, Vol. 37, № 3, pp. 377387.
55. Khonik V.A., Kitagawa K., Mikhailov V.A., Vinogradov A.Yu. The role of Structural relaxation in the plastic flow of metallic glasses. J. Appl. Phys. 1998, Vol. 83, № 11, pp. 5724-5731.
56. Zielinsky P.G., Ast D.G. Slip bands in metallic glasses. Phil. Mag. A. 1983, Vol. 48, № 5, pp. 811-824.
57. Виноградов А.Ю., Акустоэмиссионный анализ негомогенной деформации аморфных сплавов. Дисс. канд. физ.-мат. наук. 1988, стр. 190.
58. Новик А., Бери Б.С. Релаксационные явления в кристаллах. М.: Атомиздат, 1975.472 с.
59. Мейз Дж. Теория и задачи механики сплошных сред. М.: Мир, 1974.318 с.
60. Кристенсен Р. Введение в теорию вязкоупругости. М.: Мир, 1974. 338 с.
61. Khonik A. The kinetics of irreversible structural relaxation and rheological behavior of metallic glasses under quasi-static loading. J. Non-Cryst. Solids. 2001, Vol. 296, pp. 147-157.
62. Khonik V.A. Mechanical relaxation of metallic glasses. Solid State Phenomena. 2003, Vol. 89, pp. 6792.
63. Спейпен Ф., Тауб А.И. Пластическое течение и разрушение. Под ред. Люборский Ф.Е. Аморфные металлические сплавы. М.: Металлургия, 1987,228-256.
64. Cohen M.N., Turnbull D. Molecular transport in liquids and glasses. / Chem. Phys. 1959, Vol. 31, № 5, pp. 1164-1169.
65. Argon A.S., Kuo H.Y. Free energy spectra of inelastic deformation of five metallic glass alloys. J. Non-Cryst. Sol. 1980, Vol. 37, pp. 241-266.
66. Van den Beukel A., Radelaar S. On the kinetics of structural relaxation in metallic glasses. Acta Met. 1983, Vol. 31, № 3, pp. 419-427.
67. Argon A.S. Mechanisms of inelastic deformation of metallic glasses. J. Phys. Chem. Sol. 1982, Vol. 43, № 10, pp. 945-961.
68. Gibbs M.R.J., Evetts J.E., Leake J.A. Activation energy spectra and relaxation in amorphous materials J. Mater. Sci. 1983, Vol. 18, № 1, pp. 278-288.
69. Kruger P., Kempen L., Neuhauser H. Determination of the effective attempt frequency of irreversible structural relaxation processes in amorphous alloys by anisothermal measurements. Phys. Stat. Sol. A. 1992, Vol. 131, pp. 391-402.
70. Van den Beukel A., Huizer E. On the analysis of structural relaxation in metallic glasses in terms of different models. Scr. Met. 1985, Vol. 19, № 11, pp. 1327-1330.
71. Van den Beukel A. On the kinetics of structural relaxation in metallic glasses. Key Eng. Mat. 1993, Vols. 81-83, pp. 3-16.
72. Van den Beukel A. Analys of structural relaxation data in metallic glasses in terms of different models. Acta Met Mat. 1991, Vol. 39, № 11, pp. 2709-2717.
73. Primak W. Kinetics of processes distributed in activation energy. Phys. Review. 1955, Vol. 100, № 6, pp. 1677-1689.
74. Primak W. Large temperature range anneallingj. Appl. Phys. 1960, Vol. 81, № 9, pp. 1524-1533.
75. Косилов A.T., Михайлов B.A., Свиридов B.B., Хоник В,А. Кинетика изотермической ползучести металлических стёкол с учётом статистического распределения активационных параметров. ФТТ. 1997, Т. 39, № 11, стр. 2008-2015.
76. Косилов А.Т., Хоник В.А. Направленная структурная релаксация и гомогенное течение свежезакалённых металлических стёкол. Известия РАН. Серия физическая. 1993, Т. 57, стр. 192198.
77. Kosilov А.Т., Khonik V.A., Mikhailov V.A. The kinetics of stress-oriented structural relaxation in metallic glasses. J. Non-Cryst. Sol. 1995, Vols. 192-193, pp. 420-423.
78. Белявский В.И., Бобров О.П., Косилов A.T., Хоник В.А. Направленная структурная релаксация и низкочастотное внутреннее трение свежезакалённых металлических стёкол. ФТТ. 1996, Т. 38, № 1, стр. 30-40.
79. Бобров О.П. Косилов А.Т., Михайлов В.А., Хоник В.А. Явления механической релаксации, обусловленные структурной релаксацией металлических стекол. Известия РАН. Серия физическая. 1996, Т. 60, № 9, стр. 124-133.
80. Бобров О.П. Квазистатические и низкочастотные механические релаксации, обусловленные структурной релаксацией металлических стёкол. Дис. канд. физ.-мат. наук. Воронеж. ВГПУ, 1996, 116 с.
81. Бобров О.П., Косилов А.Т., Хоник В.А. Кинетика релаксации напряжений в МС в условиях линейного нагрева. ФТТ. 1996, Т. 38, № 4, стр. 3059-3063.
82. Михайлов В.А., Хоник В.А. Кинетика ползучести металлических стёкол в условиях линейного нагрева. ФТТ. 1997, Т. 39, № 12, стр. 2186-2190.
83. Bobrov О.Р., Csach К., Khonik V.A., Kitagawa К., Laptev S.N., Yazvitsky M.Yu. Stress relaxation of bulk and ribbon glassy Pd-Cu-Ni-P. Scr. Mater. 2006, Vol. 54, № 3, pp. 369-373.
84. Bobrov O.P., Khonik V.A., Kitagawa K., Laptev S.N. Isothermal stress relaxation of bulk and ribbon Zr-based metallic glass. J. Non-Cryst. 2004, Vol. 342, № 1-3, pp. 152-159.
85. Bobrov O.P., Khonik V.A., Laptev S.N., Yazvitsky M.Yu. Comparative internal friction study of bulk and ribbon glassy Zr-Ti-Cu-Ni-AI. Scr. Mater. 2003, Vol. 49, № 3, pp. 255-260.
86. Fursova Yu.V., Khonik V.A. The kinetics of infralow-frequency viscoelastic internal friction induced by irreversible structural relaxation of a metallic glass. Phil. Mag. Let. 2002, Vol. 82, № 10, pp. 567-573.
87. Taub A.I., Spaepen F. The kinetics of structural relaxation of a metallic glass. Acta Metall. 1980, Vol. 28, № 10, pp. 1781-1788.
88. Csach K., Khonik V.A., Kosilov A.T., Mikhailov V.A. Creep stages of a metallic glass, in: Proc. 9th Int. Conf. on Rapid. Quench. Metastab. Mater., Elsevier, Amsterdam. 1997, pp. 357-360.
89. Taub A.I., Luborsky F.E. Creep, stress relaxation and structural change of amorphous alloys. Acta Metall. 1981, Vol. 29, № 12, pp. 1939-1948.
90. Russew K., Zappel B.J., Sommer F. Nonisothermal viscous flow behaviour of Pd-Ni-P glassy alloy considered as a free volume related phenomenon. Scr. Met. Mat. 1995, Vol. 32, № 2, pp. 271-276.
91. Khonik V.A., Mikhailov V.A., Safonov I.A.,. Non-isothermal creep of metallic glasses. Scr. Mater. 1997, Vol. 37, № 7, pp. 921-928.
92. Khonik V.A., Kosilov A.T., Mikhailov V.A., Sviridov V.V. Isothermal creep of metallic glasses: a new approach and its experimental verification. A eta Mater. 1998, Vol. 46, № 10, pp. 3399-3408.
93. Berlev A.E., Bobrov O.P., Khonik V.A., Csach K., Jurikova A., MiSkuf J. Viscosity of bulk and ribbon Zr-based glasses well below and in the vicinity of Tg: A comparative study. Phys. Rev. 2003, Vol. 68, p. 132203.
94. Bobrov O.P., Khonik V.A., Lyakhov S.A., Csach K., Kitagawa K., Neuhauser H. Shear viscosity of bulk and ribbon glassy Pd-Cu-Ni-P well below and near the glass transition. J. Appl. Phys. 2006, Vol. 100, pp. 0335181-0335189.
95. Wilde G., Gorier G.P., Willnecker R., Fecht HJ.,. Calorimetric, thermomechanical, and rheological characterizations of bulk glass-forming Pd-Ni-P. J. Appl. Phys., 2000, Vol. 87, № 3, pp. 1141-1152.
96. Busch R., Masuhr A., Bakke E., Johnson W.L. Strong liquid behavior of Zr-Ti-Cu-Ni-Be bulk metallic glass forming alloys. Mater. Res. Soc. Proc. 1997, Vol. 455, pp. 369-374.
97. Khonik V.A. The kinetics of irreversible structural relaxation and homogeneous plastic flow of metallic glasses. Phys. Status Solidi. 2000, Vol. A177, pp. 173-189.
98. Csach K., Bobrov O.P., Khonik V.A., Lyakhov S.A., Kitagawa K. Relationship between the shear viscosity and heating rate of metallic glasses below Tg. Phys. Rev. 2006, Vol. 73, pp. 0921071-0921074.
99. Kim J.H., Park J.S., Lim H.K., Kim W.T., Kim D.H. Heating and cooling rate dependence of the parameters representing the glass forming ability in bulk metallic glasses. J. Non-Cryst. 2005, Vol. 351, pp.1433-1440.
100. Busch R.f Kim Y., and Johnson W.L. Thermodynamics and kinetics of the undercooled liquid and the glass. J. Appl. Phys. 1995, Vol. 77, pp. 4039-4043.
101. Бартенев Г.М. О завсимости между температурой стеклования силикатного стекла и скоростью охлаждения или нагревания. Доклады Академии Наук СССР. 1951, Т. 126, № 2, стр. 227230.
102. Бартенев Г.М., Лукьянов И.А. Зависимость температуры стеклования аморфных веществ от скорости нагревания и связь температуры стеклования с энергией активации. ЖФХ. 1955, Т. 29, № 8, ар. 1486-1498.
103. Lu I. R., Gorier G. P., Fecht H. J., Willnecker R. Investigation of specific heat and thermal expansion in the glass-transition regime of Pd-based metallic glasses. J. Non-Cryst. Solids. 2000, Vol. 274, pp. 294300.
104. Johnson W.L., Demetriou M.D., Harmon J. S., Lind M. L., Samwer K. Rheology and ultrasonic properties of metallic glass-forming liquids: a potential energy landscape perspective. MRS Bulletin. 2007, Vol. 32, pp. 644-650.
105. Chen H.S. The influence of structural relaxation on the density and Young's modulus of metallic glasses. J. Appl. Phys. 1978, Vol. 46, pp. 3289-3291.
106. Ни X., Ng S. C., Y. P. Feng Y. P., Y. Li Y. Cooling-rate dependence of the density of Pd-Ni-Cu-P bulk metallic glass. Phys. Rev. B. 2001, Vol. 64, pp. 1722011-1722014.
107. Shen T.D., Harms U., Schwarz R.B. Correlation between the volume change during crystallization and the thermal stability of supercppled liquids. Appl. Phys. Lett. 2003, Vol. 83, pp. 4512-4514.
108. Inoue A. Bulk amorphous alloys. Practical characteristics and applications. Materials science foundation. Transtech, Zurich. 1999, Vol. 6.
109. Russev K., Sommer F.,. Length and density changes of amorphous Pd-Cu-Ni-P alloys due to structural relaxation. 7. Non-Cryst. Solids. 2003, Vol. 319, pp. 289-296.
110. Nishiyama N., Horino M., Inoue A. Thermal expansion and specific volume Pd-Cu-Ni-P alloy in various states. Mater. Trans., JIM. 2000, Vol. 41, pp. 1432-1434.
111. Wang L.M., Wang W. H., Wang R.J., Zhan Z. J., Dai D.Y., Sun LL. Ultrasonic investigation of Pd-Cu-P-NI bulk metallic glass. Appl. Phys. Lett. 2000, Vol. 77, pp. 1147-1149.
112. Yavari A.R., Moulec A.L., Inoue A., Nishiyama N., Lupu N. Excess free volume in metallic glasses measured by X-ray diffraction. Acta Mater. 2005, Vol. 55, pp. 1611-1619.
113. Inoue A., Zhang T. Stabilization of supercooled liquid and bulk glassy alloys In ferrous and non-ferrous systems. J. Non-Cryst. Solids. 1999, Vols. 250-252, pp. 552-559.
114. Koebrugge G. W., Sietsma J., van den Beukel A. Structural relaxation of amorphous Pd-Ni-P . Acta Metall. Mater. 1992, Vol. 40, № 4, pp. 753-760.
115. Russev K., Stojanova L., Sommer F. Viscous flow, thermal expansion and heat capacity of Fe-Zr glassy alloy under non-isothermal conditions at different heating rate. Mater. Sci. Eng. 1997, Vols. A 226-228, pp. 344-347.
116. Russev К. Free volume related viscous flow relaxation of bend stress, thermal expansion and heat capacity of glassy metals: theoty and experiment. Mater. Sci. Eng. 1997, Vols. A 226-228, pp. 779-783.
117. Doolittle A.K. Studies in Newtonian flow. II. Dependence of the viscosity of liquids on free-space. J. Appl. Phys. 1951, Vol. 22, pp. 1471-1475.
118. Бобров О. П., Лаптев С. Н., Нейхойзер X., Хоник В. А., Чах К. Релаксация напряжений и вязкость массивного металлического стекла Pd-Cu-Ni-P в условиях изохронного нагрева. Ф7Т. 2004, Т. 46, № 10, стр. 1801-1805.
119. Eggers М., Khonik V.A., Neuhauser Н. Comparing irreversible and reversible structural relaxation in bulk and ribbon metallic glasses Zr-Ti-Cu-Ni-AI and Pd-Cu-Ni-P by mechanical spectroscopy. Solid State Phenom. 2006, Vol. 115, pp. 139-144.
120. Ashby M.F., Greer A.L. Metallic glasses as structural materials. Scr. Mater. 2006, Vol. 54, pp. 321326.
121. Bobrov O.P., Csach K., Khonik S.V., Kitagawa K., Lyakhov S.A., Yazvitsky M.Yu., Khonik V.A. Therecovery of structural relaxation-induced viscoelastic creep strain in bulk and ribbon Pd-Cu-Ni-P glass. Scr. Mater. 2007, Vol. 56, pp. 29-32.
122. Чах Л., Ляхов С. А., Хоник В. А. Обратимая вязкоупругая деформация массивного металлического стекла. Деформация и разрушение материалов. 2006, № 8, стр. 22-25.
123. Csach К., Ляхов С.А., Хоник В.А. Восстановление способности к вязкому течению объемного металлического стекла посредством термообработки. Письма в Журнал Технической Физики. 2007, Т. 33, № 12, стр. 9-15.
