Кинетика релаксации сдвиговых напряжений в металлических стеклах на основе Pd и Zr тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

094613393

Кинетика релаксации сдвиговых напряжений в металлических стеклах на основе Рс1 и Zr

специальность 01.04.07 - физика конденсированного состояния

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

1 8 НОЯ 2010

Воронеж-2010

004613393

Работа выполнена в Воронежском государственном педагогическом университете.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор

Хоник Виталий Александрович

доктор физико-математических наук, профессор

Даринскнй Борис Михайлович

доктор физико-математических наук, профессор

Левин Даниил Михайлович

Ведущая организация:

Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина

Защита состоится «25» ноября 2010 г. в 15 часов 10 минут на заседании диссертационного совета Д 212.038.06 при Воронежском государственном университете по адресу: 394006, Воронеж, Университетская площадь, 1, ауд. 428.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного университета.

Автореферат разослан «,/р » октября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физ.-мат. наук, профессор

Дрождин С.Н.

Введение

Актуальность темы исследования. Интерес к металлическим стеклам (МС) обусловлен как чисто научными причинами, гак и значительными возможностями их практического применения. Специфика структуры МС определяет уникальность большинства их свойств. Вместе с тем, структура МС не остается неизменной во времени. В силу неравновесности структурного состояния МС в них самопроизвольно протекают процессы, известные под обобщенным названием "структурная релаксация". Принято считать, что структурная релаксация (СР) в металлических стеклах является главным образом необратимым явлением, приводя, соответственно, к необратимому и довольно значительному изменению свойств. Например, СР резко снижает способность к гомогенному вязкому течению, приводя даже к охрупчиванию МС, что является одним из их главных технологических недостатков. Однако, в последнее время в литературе появились некоторые сведения о том, что высокотемпературная термообработка может приводить к частичному или даже полному восстановлению некоторых физических свойств МС. Изучение возможности восстановления способности МС к пластическому течению представляет особый интерес как с научной, так и с прикладной точки зрения.

Несмотря на многочисленные исследования явления СР, она остается еще во многом неизученной, а ее механизмы - непонятыми. Хотя в настоящее время существует целый ряд феноменологических моделей, описывающих СР металлических стекол, главный вопрос - вопрос о физической природе центров СР - остается нерешенным даже на качественном уровне. Наиболее распространенная точка зрения связывает центры релаксации с локальными областями избыточного свободного объема, а СР в целом - с уменьшением избыточного свободного объема. Однако, с одной стороны, эта точка зрения не позволила существенно продвинуться вперед в понимании кинетики СР и вызванной ей релаксации свойств, а с другой -стали накапливаться экспериментальные данные, которые прямо или косвенно ей противоречат.

Металлические расплавы имеют разную стеклообразующую способность. Вопрос о ее влиянии на кинетику структурной релаксации получаемых металлических стекол остается полностью неисследованным. Вместе с тем, понимание этого вопроса представляется важным, поскольку он даст информацию о том, связаны ли центры структурной релаксации стекла со стеклообразующей способностью исходного расплава.

Изучение релаксации напряжений МС важно с нескольких точек зрения, начиная с чисто научной, и кончая прикладными аспектами, т. к. ленточные МС реально используются наиболее часто в условиях зафиксированной полной деформации. Релаксация напряжений непосредственно связана со способностью стекла к пластическому течению, которая является

структурно чувствительной характеристикой, отражающей процессы структурной релаксации.

С учетом изложенного, были определены цели работы:

а) Изучение влияния условий старения на кинетику релаксации напряжений МС, а также определение возможности и условий возврата релаксации напряжений посредством специальной термообработки.

б) Оценка роли избыточного свободного объема в формировании закономерностей СР и пластического течения МС.

в) Установление связи стеклообразующей способности исходного расплава с кинетикой СР приготовленного из него стекла.

Для достижения поставленных целей были определены следующие задачи исследования:

• Изучение кинетики релаксации крутящего момента и возврата релаксации образцов МС Рс^СизоМюРго в объемной и ленточной форме, значительно отличающихся по скорости закалки при их изготовлении и, соответственно, по величине исходного избыточного свободного объема.

• Изучение кинетики релаксации крутящего момента и возврата релаксации МС РсЦоСщоРго* которое кристаллизуется полиморфно в тетрагональную фазу Р<12Си2Р, плотность которой меньше плотности исходного стекла.

• Изучение кинетики релаксации крутящего момента объемных и ленточных образцов МС на основе Ъх близкого химического состава с существенно отличающейся стеклообразующей способностью исходных расплавов.

• Интерпретация кинетики релаксации крутящего момента исследуемых металлических стекол.

Научная новизна работы определяется тем, что в ней впервые:

• Проведены измерения релаксации крутящего момента объемных и ленточных МС различных составов (Рс^оСизоМюРго, РсЦоСи^Рго, 2г5зСи187Ы!12А!16.з, гг5!9Си2ззН1,0 5А114.з и гг5о.7Си28>П9А112з), показавшие, что гомогенное течение и его подавление в результате СР не обусловлено избыточным свободным объемом и его уменьшением при термообработке.

• Обнаружено явление "гигантского восстановления" способности к гомогенному течению МС Р(14оСи4оР2о, когда степень релаксации крутящего момента состаренного МС после закалки из состояния переохлажденной жидкости превышает таковую в исходном свежеприготовленном состоянии.

• Установлено, что быстрая закалка из состояния переохлажденной жидкости различным образом восстанавливает разные участки спектра энергии активации.

• Обнаружена необычная релаксация крутящего момента металлических стекол гг5зСи187М112А1,6.з( г^щСигз^кнА^з и 2г5о.7Си28Ы!9А1123, когда степень релаксации немонотонно изменяется с температурой.

• Установлено, что стеклообразующая способность исходного расплава практически не влияет на закономерности пластического течения и CP исследованных МС.

На защиту выносятся:

• Совокупность экспериментальных результатов изучения кинетики релаксации крутящего момента МС Pd40Cu30Ni|0P20 и Рс^оСи^Рго-

• Обнаруженные закономерности возврата релаксации крутящего момента состаренных МС Pd4oCu3oNi10P2o и Pd4oCu4oP2o после закалки из состояния переохлажденной жидкости.

• Совокупность экспериментальных результатов изучения кинетики релаксации крутящего момента объемных и ленточных образцов МС на основе Zr с существенно отличающейся стеклообразующей способностью исходных расплавов.

• Интерпретация кинетики релаксации крутящего момента МС в рамках модели направленной структурной релаксации.

Научная и практическая ценность работы

Полученные в работе экспериментальные результаты и сформулированные модельные подходы расширяют представления о физической природе механизмов пластического течения и структурной релаксации МС. Обнаруженные явления возврата релаксации крутящего момента имеют непосредственное практическое значение и могут быть использованы для создания технологических процессов возврата деформационной способности термически состаренных МС.

Апробация работы. Полученные в работе результаты были представлены на XLVII Международной конференции «Актуальные проблемы прочности» (Нижний Новгород 2008), IV Всероссийской конференции «Физико-химические процессы в конденсированных средах и на межфазных границах» (Воронеж 2008), XV Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (Кемерово 2009), XVII Международной конференции "Физика прочности и пластичности материалов" (Самара 2009), VII Всероссийской конференции-школе «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении (индустрия наносистем и материалы)» (Воронеж 2009), V Международной конференции "Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений" (Тамбов 2010).

Публикации. Основное содержание работы изложено в 5 статьях, опубликованных в российских и международных физических журналах.

Личный вклад автора. Автор написала все программное обеспечение для экспериментальной установки по измерению релаксации крутящего момента. Лично ей были выполнены все измерения релаксации крутящего момента, а также измерения плотности МС. Автор принимала участие в обсуждении и анализе результатов, формулировке выводов исследования и подготовке публикаций в печать. Постановка задач и целей исследова-

ний осуществлена научным руководителем проф. В.А. Хоником. Аттестация некристалличности исследуемых МС и термический анализ были выполнены соавторами по публикациям.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав и выводов, изложенных на 92 страницах текста, включая 49 рисунка, 3 таблицы и список цитируемой литературы из 116 наименований.

Краткое содержание диссертации

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследований, изложены основные положения, выносимые на защиту, а также обоснована научная новизна и практическая значимость выполненного исследования.

В первой главе представлен литературный обзор, в котором рассмотрены общие представления о МС, основные особенности структуры, модельные представления СР и пластического течения МС, а также рассмотрена совокупность экспериментальных данных по релаксации напряжений. Сформулированы выводы из литературного обзора, на основании которых поставлены цели и задачи исследований.

Во второй главе описываются методики приготовления образцов МС, результаты их структурного и калориметрического анализа, экспериментальные установки для измерения релаксации крутящего момента, для закалки образцов из состояния переохлажденной жидкости, а также методика измерения плотности.

Для исследований были выбраны: 1) модельное МС Рё40Сиз0Ы110Р20 в ленточном и объемном состояниях, 2) необычное ленточное МС Ра4оСи4оР2о, 3) ленточные и объемные МС близкого химического состава с существенно отличающейся стекпообразующей способностью исходных расплавов г^С^Г^АЬ.з, 2г519Си2з.з№ю.5А1н.з и гг53Си187№12А1,6з. Ленточные МС приготовлялись стандартным методом одновалкового спинни-гования со скоростью закалки ~ 106 К/с. Объемное стекло Р<140Сиз0№10Р20 приготовлялось путем реактивной закалки расплава в медную изложницу. Объемные стекла на основе Ъх производились методом всасывания расплава. Экспериментально определенная скорость закалки вблизи температуры стеклования при приготовлении объемных МС составляла ~ 102 К/с.

Измерялась релаксация крутящего момента, являющая отражением релаксации напряжений на образце в процессе структурной релаксации. Измерения релаксации крутящего момента проводились в вакууме ~ 10"2 Па с помощью специально сконструированной деформационной крутильной микромашины. Рабочая длина образца составляла и 1 - 2 мм , поперечное сечение - (4(Н-50)х(5(М-80) мкм2. Крутящий момент на образце оп-

ределялся по деформации последовательно соединенной с ним упругой кварцевой нити. Деформация фиксировалась методом оптического рычага при помощи полупроводникового позиционного датчика.

темные символы - объемное МС светлые символы - ленточное МС

ч <1 т,= 293 К

■ □ т.= 373 К

• о т.= 423 К

♦ О т.= 473 К

т V т.- 523 К

В третьей главе представлены результаты измерения релаксации крутящего момента МС Рс^оСизоМюРго в объемном и ленточном состояниях, значительно отличающихся по скорости закалки, реализуемой при их изготовлении. В рамках модели направленной структурной релаксации восстановлены спектры энергии активации объемного и ленточного МС Р£}4()Сизс№оР2о и на этой основе рассчитана кинетика релаксации крутящего момента. В главе также представлены результаты изучения возврата способности к гомогенному течению образцов МС Р(140Сиз(№оР2о, состаренных в результате структурной релаксации.

Экспернмен-тальное исследование релаксации крутящего момента

Измерения изохронной релаксации крутящего момента объемного и ленточного МС РёадСизоЬПюРго в исходном состоянии и после предварительных нагревов показывают, что предварительный отжиг оказывает сильное влияние на кривые релаксации, приводя к сдвигу кривых релаксации в сторону высоких температур в тем большей степени, чем выше температура предварительного нагрева Та (рис. 1). При изотермических испытаниях (рис. 2) наблюдаются следующие закономерности в кинетике релаксации: а) степень релаксации крутящего момента растет с повышением температуры; б) логарифм нормированного крутящего момента линейно уменьшается с логарифмом времени; в) при температуре испытания вблизи Тг наблюдается отклонение зависимости 1пА/(Ы) от линейной.

Температура, К Рис. 1. Кинетика изохронной релаксации крутящего момента объемного и ленточного МС РсЦоСизоМюРго в исходном состоянии и после нагрева до указанных температур. Штриховые и сплошные кривые дакгг кинетику релаксации, радомтшную по модели направленной структурной релаксации для объемного и ленточного МС, соответственно.

10000

Рис. 2. Кинетика изотермической релаксации крутящего момента объемного и ленточного МС Рс1.|оСиз<№оР2о при указанных температурах. Штриховые и сплошные кривые дают кинетику релаксации, рассчитанную по модели направленной структурной релаксации для объемного и ленточного МС, соответственно.

Интересно отметить, что степень релаксации в объемных образцах во всех случаях либо примерно равна, либо даже несколько превышает степень релаксации в ленточных образцах, не смотря на то, что, величина избыточного свободного объема в ленточных МС примерно вдвое больше, чем в объемных [1]. Согласно моделям свободного объема, избыточный свободный объем контролирует скорость гомогенной пластической

деформации в металлических стеклах. Поэтому, если эти модели верны, ленточные образцы должны иметь существенно большую скорость релаксаций напряжений, что на самом деле не наблюдается. Этот факт очевидным образом ставит под сомнение основную гипотезу модели свободного объема о том, что центры релаксации, ответственные за гомогенное пластическое течение МС, определяются локальными областями с большим избыточным свободным объемом.

Расчет кинетики релаксации крутящего момента в рамках модели направленной структурной релаксации

Согласно модели направленной структурной релаксации [2], гомогенное течение МС ниже Тг представляет собой структурную релаксацию,

ориентированную полем внешних механических напряжений. Основным материальным параметром модели направленной структурной релаксации является спектр энергии активации //„(£)(Е - энергия активации элементарных атомных перестроек), который связан с кинетикой изохронной релаксации крутящего момента формулой:

Мп

1 + 2 ПСв (£)©(£, :Г>#;

(1)

где М0 - объемная плотность центров релаксации, О - объем, охватываемый элементарным актом релаксации, С - параметр, учитывающий ориен-

тирующее влияние внешнего напряжения на эти акты, С - модуль сдвига, и 0(Е,Т) - характеристическая функция отжига, которая определена как:

в(Е, Т) = ехр| -ута ехр|

, 1

1--ехр

1 { г ( Е + сгРУ^Г

(2)

где V - частота попыток преодоления энергетического барьера, та - время предварительного отжига при температуре Та, к - постоянная Больцмана, V - активационный объем релаксации, Та - начальная температура, Т -скорость нагрева. Из формулы (1) можно рассчитать произведение N<£100 = /(£), представляющее с точностью до величины ОСС энергетический спектр структурной релаксации.

Результаты восстановления спектров энергии активации для разных образцов объемного и ленточного \1 С Р сЗ ^ Си^11оР 20 показаны на рис. 3. Численные расчеты выполнялись для V = Ю13 с"1 и V = 0.02 нм3, а величины 0"о, Т0, т0 и Т были равны их значениям в реальном эксперименте. Отметим, что одна кривая релаксации крутящего момента дает возможность восстановить только часть спектра. Сплошные кривые на рис. 3 дают усреднения результатов восстановления энергетических спектров. Абсолютные значения полу-

[ЖсйЖК]™

200 -

100 -

О О

2

ченнои

величины

200

100 -

1.4 1.6

Энергия активции Е, эВ

Рис. 3. Энергетические спектры структурной релаксации объемного и ленточного МС РсиСЦмМюРм, восстановленные из данных по изохронной релаксации крутящего момента

Ы„О.СС} близки к таковым для других МС.

Принципиально важен вопрос о верификации полученных энергетических спектров структурной релаксации. С этой целью полученные спектры были использованы далее для расчета кинетики изохронной релаксации крутящего момента исследуемых металлических стекол при различных условиях предварительного

300

1 350

Г

500

отжига. Результаты вычисления М(Т)/М0 по формуле (1) для объемного и ленточного МС представлены штриховыми и сплошными линиями на рис. ], соответственно. Видно, что рассчитанные кривые в делом близки к соответствующим экспериментальным данным. Такое соответствие указывает на правильность используемой физической модели и адекватность используемой математической процедуры восстановления спектров энергии активации и вычисления кинетики релаксации напряжений.

С целью дальнейшей верификации модели мы использовали полученные спектры для расчета: а) температурной зависимости сдвиговой вязкости и их сравнения с независимыми экспериментальными данными по вязкости, полученными из измерений ползучести [1]; б) кинетики изотермической релаксации крутящего момента при различных температурах и их сравнения с нашими экспериментальными данными.

В рамках модели направленной структурной релаксации температурная зависимость сдвиговой вязкости описывается уравнением:

т](Т) = {ЛГ0(£(Г))ПСЛГ}"', где А = 3.13* 10"3 эВ/К (3)

Рассчитанные кривые вместе с независимыми экспериментальными данными по сдвиговой вязкости объемного и ленточного МС Р<140Си30№|0Р20 при скорости нагрева Т = 5 К/мин, полученными из измерений ползучести показаны на рис. 4. Можно констатировать хорошее соответствие между экспериментальными и рассчитанными данными при всех температурах Т

Кинетика изотермической релаксации крутящего момента при различных температурах испытания в рамках модели направленной структурной релаксации дается формулой:

Щ1} = [1 [ ж'мтухл

м„ 1 } г.+Г

400 450 Температура, К

550 600

Рис. 4. Экспериментальные (символы) и рассчитанные (штриховая и сплошная линии) температурные зависимости сдвиговой вязкости ленточного и объемного МС РсиСизоМюРго-

-Л'

(4)

Результаты расчета по этой формуле показаны штриховыми (для объемного МС) и сплошными (для ленточного МС) линиями на рис. 2. Поскольку во время изотермической выдержки сканируется только малая часть спектра энергий активации, можно воспользоваться приближением "плоского спектра" N0QCG = const. Тогда кинетика изотермической релаксации крутящего момента может бьггь представлена как:

aim 0 ^ '

Эта формула показывает, что кинетика релаксации крутящего момента должна спрямляться в логарифмических координатах. С повышением температуры произведение kTNaQ.CG растет, поэтому наклон кривых изотермической релаксации крутящего момента тоже растет. Изгиб кривых релаксации крутящего момента при самой высокой температуре испытания Т = 523 К (кружки на рис. 2) естественным образом связан с быстрым ростом плотности центров релаксации в соответствующем энергетическом интервале и неприменимостью вследствие этого приближения плоского спектра.

Таким образом, спектры энергии активаций, которые восстановлены из данных изохронной релаксации крутящего момента объемного и ленточного МС Pd40Cu30Ni10P20, достаточно хорошо описывают как температурную зависимость сдвиговой вязкости, так и кинетику изохронной и изотермической релаксации крутящего момента. Этот факт указывает на адекватность расчета кинетики структурной релаксации и накопления пластической деформации в рамках модели направленной структурной релаксации.

Возврат релаксации крутящего момента состаренных металлических стекол Pd40CuMNii0P20

Для проверки возможности возврата релаксации крутящего момента состаренных МС Pd4oCu3oNi1oP2o были проведены эксперименты на объемных и ленточных образцах, закаленных в воду от 608 К со скоростями 180 К/с и 10 К/с.

Линейный нагрев

В целом, полученные результаты для ленточных и объемных образцов МС аналогичны. В результате нагрева до 608 К образцы МС оказываются практически полностью отрелаксироваиными и после относительно медленного охлаждения (с начальной скоростью ~ 1 К/с) дают кривую, показанную темными кружками на рис. 5. Релаксация крутящего момента при этом развивается очень медленно. Однако, поведение состаренных образцов после закалки меняется коренным образом. В результате закалки со скоростью 180 К/с зависимости М{Т)/М0 становятся в значительной степени похожими на таковые для исходного состояния. Восстановление деформационной способности МС, таким образом, является почти полным. В

случае закалки состаренного образца со скоростью 10 К/с падение крутящего момента с температурой происходит несколько медленнее и, таким образом, восстановление является лишь частичным. Аналогичные результаты были получены для всех предварительно отожженных состояний. Можно сделать вывод о том, что чем выше скорость закалки, тем большей степени восстановления удается добиться.

Температура, К

Рис. 5. Температурные зависимости нормированного крутящего момента объемных (а) и ленточных (б) образцов МС РЛюСизоМюРго в исходном состоянии, после нагрева до 608 К и последующей закалки от 608 К со скоростями 180 К/с и 10 К/с.

Изотермический режим

Было проведено несколько серий измерений изотермической релаксации крутящего момента объемного и ленточного МС Pd4oCu3aNii0P2o- Как и ожидалось, структурная релаксация резко уменьшает степень релаксации Д = 1 - М/Мц, а закалка из состояния переохлажденной жидкости восстанавливает способность к релаксации крутящего момента. Однако, соотношение степени релаксации в исходных и закаленных образцах заметно зависит от температуры испытания. При самой низкой температуре испытаний (Т = 373 К) степень релаксации в состаренных образцах после закалки примерно в полтора раз больше степени релаксации в исходных образцах (рис. 6а). С увеличением температуры испытания разница между степенями релаксации в исходных и закаленных образцах сокращается, и в конце концов меняет знак: при Т -- 498 К степень релаксации в исходных образцах составляет 0.81-0.83 за 15000 с по сравнению с Д и 0.71 -0.74 в закаленных образцах (рис. 66). Согласно уравнению (5) наклон прямых на рис. 6 должен быть пропорционален объемной спектральной плотности центров структурной релаксации. Так как при низких температурах испытания эти наклоны у закаленных образцов больше чем у исходных, а при высоких температурах наблюдается обратное, можно сделать вывод о том, что быстрая закалка из состояния переохлажденной жидкости различным образом восстанавливает разные участки спектра энергии активации. Для

низкоэнергетической части спектра энергии активации плотность центров релаксации в закаленных образцах больше, чем в исходных, а для высокоэнергетической части спектра энергии активации, наоборот, плотность центров релаксации в закаленных образцах меньше, чем в исходных.

время, с

Рис. 6. Кинетика нормированного крутящего момента в логарифмических координатах по обеим осям при указанных температурах для объемных (темные символы) и ленточных (светлые символы) образцов МС РЛюСиюМцЛо в исходном состоянии и после закалки из состояния переохлажденной жидкости.

В четвертой главе представлены результаты измерения плотности, изучения релаксации крутящего момента и возврата релаксации ленточного МС Рс140Си4ЭР20.

Плотность металлического стекла Рё^Си^Рю

Гидростатические измерения плотности ленточного МС Р^оСи^Рго в свежеприготовленном состоянии и после кристаллизации при 773 К показали, что плотность стекла Р&юСи40Р20 (9.168±0.016 г/см3) примерно на 1% выше плотности соответствующего кристалла (9.074 ±0.017 г/см3). Эта ситуация является полностью уникальной и, насколько нам известно, в МС других систем не наблюдается. Понятие избыточного свободного объема в данном стекле, таким образом, теряет смысл и поэтому исследование закономерностей его гомогенного течения представляет несомненный интерес.

Кинетика релаксации крутящего момента и возврата релаксации МС Р(110Си40Р29

Температурные зависимости нормированного крутящего момента М(Т)/М0 МС РсЦоСщоР 20 в исходном состоянии и после нагревов до температур Та = 423 и 530 К показаны светлыми символами на рис. 7а. Аналогично другим обычным МС, предварительная термообработка приводит к сдвигу кривых релаксации в сторону высоких температур в тем большей степени, чем выше температура предварительного отжига Та.

Измерения изотермической релаксации крутящего момента были проведены при различных температурах. На рис. 76 представлены временные зависимости нормированного кругящего момента при Г = 373 и 493 К (светлые квадраты и треугольники, соответственно). Наблюдаются все закономерности, которые были отмечены ранее дня МС Pd40Cu30NiI0P2o-

С целью проверки возможности восстановления свойств состаренного МС Pd4oCu„oP2o, мы провели закалку образцов от 530 К и со скоростями 5 К/с и 150 К/с. После нагрева до 530 К релаксация крутящего момента происходит очень медленно (светлые кружки на рис. 7а и 76). Однако, поведение состаренного образца после закалки меняется коренным образом - в результате закалки со скоростью 5 К/с кинетика релаксации частично восстанавливается, а в результате закалки со скоростью 150 К/с падение крутящего момента происходит даже быстрее, чем таковое в исходном состоянии (темные квадраты на рис. 7а и 76). С другой стороны, измерения при разных температурах показывают, что соотношение степени релаксации в исходных и закаленных образцах заметно зависит от температуры испытания. Это означает различное восстановление различных частей спектра энергии активации, подобно тому как ранее наблюдалось при измерениях релаксации крутящего момента обычного МС Pd4oCu3oNiioP2o-

5 0.8

0.2

□ исходное состояние А после нагрева до 423 К О после нагрева до 530 К ■ после аакалки от 530 К

~г

300

I

500

к 6.

| 0.1 -

□ исходное состояние, Т-37Э К Л исходное состояние, Т=493 К О после нагрева до 530 К, Т=Э7ЭК И после закалки от 530 К. Т=373 К

100

Температура, К

Рис. 7. Изохронная (а) и изотермическая (б) релаксации крутящего момента МС РсЦоСиадРго.

Полученные результаты показывают, таким образом, что кинетика релаксации крутящего момента и возврата релаксации МС Pd4oCu4oP2o вполне аналогична таковым для других обычных металлических стекол. Эти результаты позволяют подтвердить ранее сделанный вывод о том, что свободный объем не играет определяющей роли в формировании закономерностей гомогенного пластического течения МС.

В пятой главе была поставлена задача изучения релаксации крутящего момента трех металлических стекол близкого химического состава с

существенно отличающейся стеклообразующей способностью исходных расплавов: г^Сиг^^А^з (гг50.7), 2гя.9Си2з.з№К15А1Из (2г51.9) и гг5зСи187№12А116з (2г53). В качестве индикатора стеклообразующей способности можно принять максимально достижимый диаметр полностью аморфного образца при закалке в данных условиях. Среди трех исследуемых, сплав ХтЗОЛ обладает наибольшей стеклообразующей способностью (максимально достижимый диаметр полностью аморфного образца для данного сплава составляет 14 мм) [3]. Следующей в последовательности уменьшения стеклообразующей способности является сплав 2г51.9 с максимальным достижимым диаметром полностью аморфного образца 10 мм. Наконец, сплав ЪхЬЪ является наихудшкм стеклообразователем среди трех исследуемых, максимально достижимый диаметр полностью некристаллического состояния для него составляет лишь б мм [3]. Измерения релаксации крутящего момента проведены как на объемных образцах, так и в ленточных. Использование объемных и ленточных образцов с существенно отличающейся величиной избыточного свободного объема позволяет изучить влияние исходного состояния стекла и стеклообразующей способности исходного расплава на кинетику структурной релаксации приготовленного из него стекла.

Кинетика релаксации крутящего момента МС гг50.7, 2г51.9 и ЪгЪЪ

■ 0.1

/объемное £

е* .

J ленточное

% *

светлые символы - 2x50.7 наполовину затемненные симеояы -2/61.9 темные символы -&53 Ч-1 1 I " .=г

1000

100 время, с

1000

Рис. 8. Кинетика изотермической релаксации кругацего момента.объемных и ленточных образцов МС гг50.7,7л51.9 и 2г52 при указанных температурах.

Измерения изотермической и изохронной релаксации крутящего момента показывают, что, несмотря на существенное отличие стеклообразующей способности исходных расплавов, значительных отличий в кинетике релаксации крутящего момента МС 2г50.7, 2г51.9 и 2г53 не обнаружено. Это утверждение справедливо как для объемных, так и для ленточных образцов (рис. 8 и рис. 9). Кроме того, кинетика релаксации крутящего момента в объемных и ленточных образцах исследуемых МС примерно

одинакова, хотя они бьши приготовлены со значительно различными скоростями закалки.

Интересно отметить, что в отличие от всех ранее исследованных МС, степень релаксации крутящего момента в МС 7г50.7, гг51.9 и Тх5Ъ немонотонно изменяется с температурой. При изотермических испытаниях степень релаксации Д = 1 -М/М0 увеличивается с ростом температуры вплоть до 463 К, а дальнейшее увеличение температуры испытания приводит к уменьшению степени релаксации (рис. 8). При изохронных испытаниях степень релаксации крутящего момента предварительно отожженных образцов вблизи температуры предварительного отжига Та сначала растет с увеличением температуры Та, а потом уменьшается (рис. 9). Отметим также, что интервал температур, где степень релаксации крутящего момента максимальна при изохронных испытаниях, совпадает с интервалом температур, где степень релаксации крутящего момента максимальна при

Температура, К

Рис. 9. Кинетика изохронной релаксации крутящего момента объемных и ленточных образцов МС 2г50.7,2г5\.9 и 2г53 в исходном состоянии и после нагрева до указанных температур.

Восстановление спектров энергии активации МС 2г50.7, 2г51.9 и ггзз

Ранее в Главе 3 было установлено, что особенности релаксации крутящего момента МС Рс^оСизоМюРго можно интерпретировать в рамках модели направленной структурной релаксации. На рис. 8 и рис. 9 представлены необычные кривые релаксации крутящего момента МС 2г50.7, гг51.9 и 2г53, отличающиеся от ранее полученных данных для других МС. Если считать, что эта необычная кинетика контролируется скоростью структурной релаксации, то ее можно наблюдать в спектрах энергии активации данных МС. Учитывая это, были восстановлены спектры энергии

активации процессов структурной релаксации исследуемых МС в рамках модели направленной структурной релаксации.

На рис. 10 представлены результаты восстановления спектров энергии активации ленточных образцов МС .гг50.7, Zr51.9 и Zт53 из кривых изохронной релаксации крутящего момента (для объемных образцов результаты аналогичные). Из рис.,10 видно что, отличие спектров энергии активации МС с существенными различными стеклообразующими способностями исходных расплавов весьма мало. Абсолютные значения полученных величин N¡£№0 близки к таковым для других МС. Однако, произведение Ы0О.СС немонотонно изменяется с энергией активации (что наблюдалось во всех ранее исследованных МС), а отличается наличием выраженного максимума. Согласно спектрам, представленным на рис. 10, скорость струстурной релаксации в МС 2г50.7, Ъг5\.9 и 2г53 сначала постепенно растет, достигая максимума при эиергии активации £ю 1.45- 1.55 эВ, а при дальнейшем увеличении £ скорость структурной релаксации уменьшается. Из формулы Е = АТ, которая связывает энергию активации с температурой (А » ЗЛЗхЮ"3 эВ/К при скорости нагрева 5 К/мин), можно сделать вывод о том, что скорость структурной релаксации достигает максимума при температурах Г» 460500 К . С другой стороны, эксперименты показывают, что именно в этом

интервале температур скорость релаксации крутящего момента имеет наибольшее значение, что подтверждает связь между кинетикой релаксации напряжений и скоростью структурной релаксации металлических стекол.

Для изотермической релаксации крутящего момента в рамках модели направленной структурной релаксации с использованием приближением плоского спектра справедлива формула (5). Кинетический закон релаксации (5) позволяет провести грубое восстановление спектра энергий активации следующим образом. В процессе изотермического эксперимента сканируется небольшая часть спектра энергий активации в интервале от

100

1.2 1.4 1.6 1.8 Энергия активация. эВ

Рис. 10. Энергетические спектры структурной релаксации МС 2г50.7, 2г51.9 и 2г53, восстановленные из данных изохронной (точки) и изотермической (горизонтальные сегменты) релаксации крутящего момента.

£min = AT до £пих = kTIn vf, где t - время измерения релаксации крутящего момента. Поскольку уравнение (5) предполагает N0QCG = const при данной температуре Т, спектр можно представить как совокупность горизонтальных сегментов, соответствующих фиксированным значениям N0QCG . Такое восстановление для ленточного МС Zr50.7 показано на рис. 10. Как видно, спектры энергий активации, восстановленные из независимых изотермических и изохронных данных, вполне удовлетворительно согласуются друг с другом.

Общие выводы по работе

Проведены измерения релаксации крутящего момента металлических стекол различных составов ("обычное" стекло PcUoCujoNijoPjo (плотность меньше плотности кристалла), "необычное" стекло Pd4oCu4oP2o (плотность выше плотности кристалла), Zr53Culg 7Ni)2Al163, Zr519Cu23.3Ni10.5AlH з и Zr50 7Cu28Ni9Al12 з (соответствующие расплавы проявляют существенную различную стеклообразующую способность)). Установлено, что:

1. Закалка термически состаренных образцов из состояния переохлажденной жидкости вызывает возврат релаксации крутящего момента, причем степень возврата растет со скоростью закалки. В некоторых случаях скорость релаксации крутящего момента в закаленных образцах даже превышает таковую в исходном состоянии. Установлено, что быстрая закалка из состояния переохлажденной жидкости различным образом восстанавливает разные участки спектра энергии активации.

2. В идентичных условиях испытаний степень релаксации в объемных образцах (скорость закалки ~102 К/с) либо примерно равна, либо даже несколько превышает степень релаксации в ленточных образцах (скорость закалки ~10б К/с), несмотря на меньшую плотность последних. Кинетика релаксации крутящего момента "необычного" МС Pd40Cu40P2o вполне аналогична таковой для "обычных" МС. Эти результаты подтверждают ранее сделанный вывод о том, что свободный объем не играет определяющей роли в формировании закономерностей гомогенного пластического течения МС.

3. Несмотря на существенное отличие стеклообразующей способности расплавов Zr5o7Cu28Ni9Al12.3, Zr519Cu23 3Ni,o5AIl4.3 и Zr53Cu18 7Nii2Ali6 з, сколько-нибудь значительной разницы в кинетике релаксации крутящего момента получаемых из них металлических стекол не обнаружено. Этот вывод справедлив как для объемных, так и для ленточных образцов. Обнаружена необычная релаксация крутящего момента металлических стекол Zr507Cu28Ni9Al|2.3, Zr5i9Cu23 3Ni10.5Al143 и Zr53Cu18.7Nii2Al163, когда степень релаксации немонотонно зависит от температуры.

4. Все наблюдаемые особенности релаксации крутящего момента исследуемых МС можно интерпретировать в рамках феноменологической модели направленной структурной релаксации. Это в свою очередь означает, что скорость структурной релаксации играет определяющую роль в формировании закономерностей релаксации напряжений.

Литература

1. Bobrov О.Р., Khonik V.A., Lyakhov S.A., Csach К., Kitagawa К., Neuhauser H. Shear viscosity of bulk and ribbon glassy Pd4oCu3oNi10P2o well below and near the glass transition // Journal of Applied Physics. 2006. Vol. 100. P. 033518.

2. Косилов A.T., Хоник B.A. Направленная структурная релаксация и гомогенное течение свежезакаленных металлических стекол // Известия РАН. Серия физическая. 1993. Т. 57. С. 192-198.

3. Sun Y.J., Qu D.D., Huang Y.J., Liss K.D., Wei X.S., Xing D.W., Shen J. Zr-Cu-Ni-Al bulk metallic glasses with superhigh glass-forming ability // Acta Materialia. 2009. Vol. 57. P. 1290-1299.

Публикации по диссертации

1. Нгуен H.T.H., Хоник C.B., Язвицкий М.Ю., Хоник B.A. Возврат деформационной способности состаренного металлического стекла Pd.0Cu30NiioP2o в условиях испытания на релаксацию сдвиговых напряжений П Физика Твердого Тела. 2009. Т. 51 .С. 483—486.

2. Khonik S.V., Kaverin L.D., Kobelev N.P., Nguyen N.T.N., Lysenko A.V., Yazvitsky M.Yu., Khonik V.A. The kinetics of structural relaxation of bulk and ribbon glassy Pd40Cu30Ni10P20 monitored by resistance and density measurements // Journal of Non-Crystalline Solids. 2008. Vol. 354. P. 3896-3902.

3. Nguyen N.T.N., Khonik S.V., Khonik V.A. Isochronal shear stress relaxation and recovery of bulk and ribbon glassy Pd40Cu30Ni10P2o H Phys. Status Solidi A. 2009. Vol. 206. P. 1440-1446.

4. Khonik V.A., Nguyen N.T.N., Khonik S.V., Divakoya N.A. Recovery of the ability to shear stress relaxation of thermally aged bulk and ribbon glassy Pd40Cu30NiioP2o // Scripta Materialia. 2009. Vol. 61. P.153-156.

5. Khonik V.A., Nguyen N.T.N., Khonik S.V., Lysenko A.V., Khoviv D.A. Usual stress relaxation in an 'unusual' Pd40Cu40P2o metallic glass // Journal of Non-Crystalline Solids. 2009. Vol. 355. P. 2175-2178.

Статьи 1-5 опубликованы в изданиях списка ВАК РФ

Научное издание

НГУЕН Тхи Нгок Ны

Кинетика релаксации сдвиговых напряжений в металлических стеклах на основе Р<1 и 2х

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Подписано в печать 18.10.2010. Формат 60*84'/|6. Печать трафаретная. Гарнитура «Тайме». Усл. печ. л. 1,25. Уч.-изд. л. 1,2. Заказ 207. Тираж 100 экз.

Воронежский госпедуниверситет. Отпечатано с готового оригинала-макета в типографии университета. 394043, г. Воронеж, ул. Ленина, 86.

Введение.

Глава I. Структурная релаксация и деформационные явления в металлических стеклах (литера гурный обзор)

1.1. Общие представления о металлических стеклах.

1.2. Структура и структурная релаксация металлических стекол.

1.2.1. Модели структуры

1.2.2. Структурная релаксация металлических стекол.

1 2.3. Модельные представления процессов структурной релаксации на основе спек* тра энергий активации.

1.2.4. Межузельная теория конденсированного состояния вещества.

1.3. Пластическое течение металлических стекол.

1.3.1. Гетерогенная и гомогенная деформация.

1.3.2. Модель свободного объема.

1.3.3. Модель зон сдвиговых превращений.

1.3.4. Модель направленной структурной релаксации.

1.4. Релаксация напряжений в металлических стеклах и влияние на нее структурной релаксации

1.4.1. Явление и метод релаксации напряжений

1.4.2. Кинетика релаксации напряжен иг! в метаплических стеклах.

1.5. Выводы из литературного обзора и постановка задачи.

Глава И. Методика эксперимент а

2.1. Приготовление и аттестация образцов.

2.2. Экспериментальная установка для измерения релаксации крутящего момента.

2.3. Закалка состаренных образцов из состояния переохлажденной жидкости.

2.4. Измерения плотности методом гидростатических взвешиваний.

Глава III. Кинетика релаксации крутящего момента и возврата релаксации металлического стекла Рс^оСизо^юРго в объемном и ленточном состояниях

3.1. Экспериментальное исследование релаксации крутящего момента.

3.2. Расчет кинетики релаксации крутящего моменш в рамках модели направленной структурной релаксации.

3.2.1. Восстановление спектра энергии активации из данных по изохронной релаксации крутящего момента

3.2.2. Расчет температурной зависимости сдвиговой вязкости.

3.2.3. Расчет кинетики релаксации крутящего момента в изотермических условиях

3.3. Возврат релаксации крутящего момента состаренных металлических стекол Ра4оСи3о№,оР2о.

3.3.1. Линейный нагрев.

3.3.2. Изотермический реэ/сим.

3.4. Выводы по Главе 3.

Глава IV. Кинетика релаксации крутящего момента и возврата релаксации металлического стекла РсЬюСщоРм

4.1. Плотность металлического стекла Р&шСщоРго.

4.2. Кинетика релаксации крутящего момента и возврата релаксации металлического стекла РсЬюСщоРго в режиме линейного нагрева.

4.3. Кинетика релаксации крутящего момента и возврата релаксации металлического стекла РсЦоСщоРго в изотермическом режиме.

4.4. Обсуждение результатов по возврату релаксации крутящего момента.

4.5. Выводы по Главе

Глава V. Кинетика релаксации крутящего момента в металлических стеклах Zr-Cu-Ni-Al с различной стеклообразующей способностью исходных расплавов

5.1. Кинетика релаксации крутящего момента ленточных и объемных образцов металлических стекол 2г50 7Си28№9А1]2.з, 2гз1 9Си2з.з№ю5А114з и 2г5зСи187№12А1,бз в изотермическом режиме.

5.2. Кинетика релаксации крутящего момента ленточных и объемных образцов металлических стекол 2^X50 7Си281>119А112 3, ХГз],9Си23 з1^1ю 5А114.3 и Zr5зCUl8 7>>Н 12А1 [6 з в режиме линейного нагрева.

5.3. Восстановление спектров энергии активации ленточных и объемных образцов металлических стекол 7г50 7с1128№9А112 3> 9Си23з№ю5А1|4.3 и 2Г53С1118.7№12А

5.4. Выводы по Главе 5.

Актуальность темы исследования. Интерес к металлическим стеклам обусловлен как чисто научными причинами, так и значтельиыми возможностями их практического применения. Специфика структуры металлических стекол определяет уникальность большинства их свойств. Вместе с тем, структура металлических стекол не остается неизменной во времени. В силу неравновесности структурного состояния металлических стекол в них самопроизвольно протекают процессы, известные под обобщенным названием "структурная релаксация". Принято считать, что структурная релаксация в металлических стеклах является главным образом необратимым явлением, приводя, соответственно, к необратимому и довольно значительному изменению свойств. Например, структурная релаксация резко снижает способность к гомогенному вязкому течению, приводя даже к ох-рупчиванию металлических стекол, что является одним из их главных технологических недостатков. Однако, в последнее время в литературе появились некоторые сведения о том, что высокотемпературная термообработка может приводить к частичному или даже полному восстановлению некоторых физических свойств металлических стекол. Изучение возможности восстановления способности металлических стекол к пластическому течению представляет особый интерес как с научной, так и с прикладной точки зрения.

Несмотря на многочисленные исследования явления структурной релаксации, она остается еще во многом неизученной, а ее механизмы - непонятыми. Хотя в настоящее время существует целый ряд феноменологических моделей, описывающих структурную релаксацию металлических стекол, главный вопрос - вопрос о физической природе центров структурной релаксации - остается нерешенным даже на качественном уровне. Наиболее распространенная точка зрения связывает центры релаксации с локальными областями избыточного свободного объема, а структурную релаксацию в целом - с уменьшением избыточного свободного объема. Однако, с одной стороны, эта точка зрения не позволила существенно продвинуться вперед в понимании кинетики структурной релаксации и вызванной ей релаксации свойств, а с другой - стали накапливаться экспериментальные данные, которые прямо или косвенно ей противоречат.

Металлические расплавы имеют разную стеклообразующую способность. Вопрос о ее влиянии на кинетику структурной релаксации получаемых металлических стекол остается полностью неисследованным. Вместе с тем, понимание этого вопроса представляется важным, поскольку он даст информацию о том, связаны ли центры структурной релаксации стекла со стеклообразующей способностью исходного расплава.

Изучение релаксации напряжений металлических стекол важно с нескольких точек зрения, начиная с чисто научной, и кончая прикладными аспектами, т. к. ленточные металлические стекла реально используются наиболее часто в условиях зафиксированной полной деформации. Релаксация напряжений непосредственно связана со способностью стекла к пластическому т ечению, которая является структурно чувствительной характеристикой, отражающей процессы структурной релаксации.

С учетом изложенного, были определены цели работы: а) Изучение влияния условий старения на кинетику релаксации напряжений металлических стекол, а также определение возможности и условий возврата релаксации напряжений посредством специальной термообработки. б) Оценка роли избыточного свободного объема в формировании закономерностей структурной релаксации и пластического течения металлических стекол. в) Установление связи стеклообразующей способности исходного расплава с кинетикой структурной релаксации приготовленного из него стекла.

Для достижения поставленных целей были определены следующие задачи исследования:

• Изучение кинетики релаксации крутящего момента и возврата релаксации образцов металлического стекла Рс14оСизоМ1ц)Р20 в объемной и ленточной форме, значительно отличающихся по скорости закалки при их изготовлении и, соответственно, по величине исходного избыточного свободного объема.

• Изучение кинетики релаксации крутящего момента и возврата релаксации металлического стекла РсЦоСщоРго, которое кристаллизуется полиморфно в тетрагональную фазу РсЬСи2Р, плотность которой меньше плотности исходного стекла.

• Изучение кинетики релаксации крутящего »момента объемных и ленточных образцов металлических стекол на основе Zr близкого химического состава с существенно отличающейся стеклообразующей способностью исходных расплавов.

• Интерпретация кинетики релаксации крутящего момента исследуемых металлических стекол.

Научная новизна работы определяется тем, что в ней впервые:

• Проведены измерения релаксации крутящего момента объемных и ленточных металлических стекол различных составов (РсЦоСизоКноРго, РйшСщоРго, Х^зСи^тМ^АЦбз^ 2г51.9Си2ззМйо5А114з и Ъх^ 7Си28№9А1)2.з), показавшие, что гомогенное течение и его подавление в результате структурной релаксации не обусловлено избыточным свободным объемом и его уменьшением при термообработке.

• Обнаружено явление "гигантского восстановления" способности к гомогенному течению металлического стекла Р&юСщоРго, когда степень релаксации крутящего момента состаренного металлического стекла после закалки из состояния переохлажденной жидкости превышает таковую в исходном свежеприготовленном состоянии.

• Установлено, что быстрая закалка из состояния переохлажденной жидкости различным образом восстанавливает разные участки спек тра энергии активации.

• Обнаружена необычная релаксация крутящего момента металлических стекол 2г5зСи187№,2А11бз. 19С1123 ю 5А1 ы з и 7.г50 7Си28№оА112з, когда степень релаксации немонотонно изменяется с температурой.

• Установлено, что стеклообразующая способность исходного расплава практически не влияет на закономерности пластического течения и структурной релаксации исследованных металлических стекол.

На защиту выносятся:

• Совокупность экспериментальных результатов изучения кинетики релаксации крутящего момента металлических стекол РсЦоСизоМшРго и РсЦоСщоРго

• Обнаруженные закономерности возврата релаксации крутящего момента состаренных металлических стекол РсЬюСизоЭДюРго и РсЦоСщоРго после закалки из состояния переохлажденной жидкости.

• Совокупность экспериментальных результатов изучения кинетики релаксации крутящего момента объемных и ленточных образцов металлических стекол на основе Ъх с существенно отличающейся стеклообразующей способностью исходных расплавов.

• Интерпретация кинетики релаксации крутящего момента металлических стекол в рамках модели направленной структурной релаксации.

Научная и практическая ценность работы

Полученные в работе экспериментальные результаты и сформулированные модельные подходы расширяют представления о физической природе механизмов пластического течения и структурной релаксации металлических стекол. Обнаруженные явления возврата релаксации крутящего момента имеют непосредственное практическое значение и могут быть использованы для создания технологических процессов возврата деформационной способности термически состаренных металлических стекол.

Апробация работы. Полученные в работе результаты были представлены на ХЬУН Международной конференции «Актуальные проблемы прочности» (Нижний Новгород 2008), IV Всероссийской конференции «Физико-химические процессы в конденсированных средах и на межфазных границах» (Воронеж 2008), XV Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (Кемерово 2009), XVII Международной конференции "Физика прочности и пластичности материалов" (Самара 2009), VII Всероссийской конференции-школе «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении (индустрия наносистем и материалы)» (Воронеж 2009), V Международной конференции "Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений" (Тамбов 2010).

Публикации. Основное содержание работы изложено в 5 статьях, опубликованных в российских и международных физических журналах.

Личный вклад автора. Автор написала все программное обеспечение для экспериментальной установки но измерению релаксации крутящего момента. Лично ей были выполнены все измерения релаксации крутящего момента, а также измерения плотности металлических стекол. Автор принимала участие в обсуждении и анализе результатов, формулировке выводов исследования и подготовке публикаций в печать. Постановка задач и целей исследований осуществлена научным руководителем проф. В.А. Хоником. Аттестация некристалличности исследуемых металлических стекол и термический анализ были выполнены соавторами по публикациям.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав и выводов, изложенных на 92 страницах текста, включая 49 рисунка, 3 таблицы и список цитируемой литературы из 116 наименований.

Общие выводы по работе

Проведены измерения релаксации крутящего момента металлических стекол различных составов ("обычное" стекло РсЦоСизо^юРзо (плотность меньше плотности кристалла), "необычное" стекло РсЬюСщоРго (плотность выше плотности кристалла), 2г5зСи] ¡> т№ 12А116 3? 2г5 1 9С1123 ю 5 А1и з и Zr5o 7Си28№9А112 з (соответствующие расплавы проявляют существенную различную стеклообразующую способность)). Установлено, что:

I. Закалка термически состаренных образцов из состояния переохлажденной жидкости вызывает возврат релаксации крутящего момента, причем степень возврата растет со скоростью закалки. В некоторых случаях скорость релаксации крутящего момента в закаленных образцах даже превышает таковую в исходном состоянии. Установлено, что быстрая закалка из состояния переохлажденной жидкости различным образом восстанавливает разные участки спектра энергии активации. 2 В идентичных условиях испытаний степень релаксации в объемных образцах (скорость закалки ~10 К/с) либо примерно равна, либо даже несколько превышает степень релаксации в ленточных образцах (скорость закалки

106 К/с), несмотря на меньшую плотность последних. Кинетика релаксации крутящего момента "необычного" МС Рс1шСи40Р20 вполне аналогична таковой для "обычных" металлических стекол. Эти результаты подтверждают ранее сделанный вывод о том, что свободный объем не играет определяющей роли в формировании закономерностей гомогенного пластического течения МС.

3. Несмотря на существенное отличие стеклообразующей способности расплавов гг50 7Си28М19А112з, 2г5) 9Си2з з№ю 5А1113 И 215зСи]з 12А1 ]бз, сколько-нибудь значительной разницы в кинетике релаксации крутящего момента получаемых из них металлических стекол не обнаружено Этот вывод справедлив как для объемных, так и для ленточных образцов. Обнаружена необычная релаксация крутящего момента металлических стекол 7г5о7Си28№9А112з, Zr5^ дСигззМюзА^з и 2г5зСи18 7№12А11бз> когда степень релаксации немонотонно зависит от температуры

4. Все наблюдаемые особенности релаксации крутящего момента исследуемых металлических стекол можно интерпретировать в рамках феноменологической модели направленной структурной релаксации. Это в свою очередь означает, что скорость структурной релаксации играет определяющую роль в формировании закономерностей релаксации напряжений.

1. Люборский Ф.Е. Аморфные металлические сплавы // Аморфные металлические сплавы: Сб. трудов / Под ред. Ф.Е. Люборского. М., 1987. С. 9-16.

2. Дювез П. История открытия металлических стекол // Металлические стекла. Ионная структура, электронный перенос и кристаллизация: Сб. трудов / Под ред. Г.И. Гюнтеродта и Г. Бека. М.: Мир, 1983. С. 38-44.

3. Klement W., Willens R.H., Duwez P. Non-crystalline structure in solidified gold-silicon alloys//Nature. 1960. Vol. 187. P. 869-870.

4. Chen H.S. Glassy metals // Reports on Progress in Physics. 1980. Vol. 43. P. 353-432.

5. Золотухин И.В. Аморфные металлические материалы // Соросовский образовательный журнал. 1997. № 4. С. 73-78.

6. Inoue A. Bulk amorphous alloys. Practical characteristics and application. Switzerland: Materials Science Foundation, 1999. 234 p.

7. Loffler J.F. Bulk metallic glasses // Intermetallics. 2003. Vol. 11. P. 529-540.

8. Inoue A., Takeuchi A. Recent Progress in Bulk Glassy Alloys // Materials Transactions. 2002. Vol.43. P. 1892-1906.

9. Хоник B.A. Стекла: структура и структурные превращения // Соросовский образовательный журнал. 2001. № 3. С. 95-102.

10. Ichitsubo Т., Matsubara Е., Numakura Н. Glass-to-liquid transition in zirconium and palladium based metallic glasses // Materials Science and Engineering A. 2007. Vol. 449. P. 506-510.

11. Эгами Т. Изучение структуры с помощью рентгеновской дифракции с дисперсией по энергии // Металлические стекла. Ионная структура, электронный перенос и кристаллизация: Сб. фудов / Под ред. Г.И. Гюнтеродта и Г. Бека. М.: Мир. 1983. 376 с.

12. Мирошниченко И.С. Закалка из жидкого состояния. М.: Металлургия, 1982. 168 с.

13. Bernal J.D. A geometrical appioach to the structure of liquids // Nature. 1959. Vol. 183. P. 141-147.

14. Finney J.L. Modeling the structures of amorphous metals and alloys // Nature. 1977. Vol. 266. P. 309-314.

15. Золотухин И.В., Калинин Ю.Е. Аморфные металлические сплавы // Успехи физических наук. 1990. Т. 160. С. 75-110.

16. Глезер A.M. Аморфные и нанокристаллические структуры: сходства, различия, взаимные переходы // Российский химический журнал. 2002. Т. XLVI. С. 57-63.

17. Гаскелл Ф. Модели структуры аморфных металлов // Металлические стекла: Выпуск II. Атомная структура и динамика, электронная структура, магнитные свойства. М. : Мир, 1986. С. 12-63.18.