Упорядоченные структуры в аморфных сплавах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

МИНИСТЕРСТВО МЕТАЛЛУРГИИ СССР ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ им.И.П.Бардина

На правах рукописи

ДОЛЖКОВ Сергей Владимирович-

УДК 532.782+539.23/539.27

УПОРЯДОЧЕННЫЕ СТРУКТУРЫ В АМОРФНЫХ СПЛАВАХ' (СЕТОЧНАЯ МОДЕЛЬ)

ОТ.04.07 - физика твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1990

Работа выполнена в Центральном научно-исследовательском институте .черной металлургии им.И.П.Бардина.

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук Золотарев С.Н.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор Борисов В.Т.

доктор технических наук, профессор Скаков Ю.А.

Ведущее предприятие:-Центральный научно-исследовательский институт материалов г.Ленинград

„¡1/1, С Т990Г. в /4^.

Защита состоится г- ' ^ Т990г. в / мин.

на заседании специализированного совета Д 141.04.07 в Центральн< научно-исследовательском институте черной металлургии им. И.П.Бг дина. Адрес института: 107005, Москва, 2ая Бауманская 9/23.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ЦНИЙЧМ.

а О г---

Автореферат разослан ' "" 1990г.

Ученый секретарь специализированного совета

кандидат технических наук '^/.Ли^уН.М.Александрова.

••--„„ЛЯ«!

\

»свР .Л "

10БЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

¿,/СХ —-1

Актуальность темы. Одной из основных проблем физики твердого тела является разработка и создание новых материалов, обладающих комплексом эксплуатационных свойств, необходимых для работы в различных условиях. Перспективы технического применения аморфных металлически^ сплавов очевидна ввиду их особы^ свойств(магнитные свойства, высокая прочность, коррозионная стойкость^. В связи с этим значительный научный и практический интеоес представляет исследования структуры аморфных металлических сплавов, установление путей и ме-анизма структурной релак-сции. Особый интерес представляет.изучение закономерностей структурных превращений в аморфных сплавах при термическом и радиационном воздействиях.

Исследования структурной релаксации в основном проводятся с использованием косвенных методов, хотя существует работы по пряному наблюдению атомарной перестройки в сплавах при релаксации. Зднако, практически не .уделяется внимание динамике крупномасштабных (по отношении к атомарной структуре) неоднородностей, в частности, такого дефекта аморфные сплавов как сетка - "^сЬне^о/^ 3 литературе присутствуют сообщения онаблгодении в аморфных материалах крупномасштабных структурных, концентрационных, магнитных зеоднородностей, но в основном говорится о регистрации сеточного, ;толбчатого строения. Практически нет работ, рассматривающих ди-[амику сеточных структур в процессе релаксации. Хотя очевидно, что гногие физические свойства будут определятся или в значительной [ере модифицироваться сеточной структурой, существующей в интег-але 5-150нм. Ограниченная база экспериментальных данных, т.е. едостаточно материала для построения идеологии, и в.первую оче-едь кинетики,, которая позволяет управлять далекими от'равновесия

-ц-

системами, указывает на актуальность изучения параметров сетки в процессе структурной релаксации.

Цзль работы. Установление закономерностей и характе-тистик аморфных сплавов, закономерностей поведения сетки в процессе структурной релаксации при термическом и радиационном воздействиях, динамики крупномасштабных неоднороднотей при изменении состава сплава, создание 'системы обработки изображений структуры и микрорельефа аморфных сплавов.

Научная новизна. Дано количественное описание основных характеристик сеточную структур аморфных сплавов.

С помощью цифрового и лазерно-дифрактометрического анализа электронна микроснимков сеточных структур выявлены особенности структуры и микрорельефа аморфных сплавов. Установлено, что сетка характеризуется пространственной анизотропией в исходном состоянии аморфного сплава. Определен тип корреляционных связей в сеточной структуре.

Установлены механизмы структурной релаксации при термическом воздействии и облучении ^-квантами.

Определена динамика неоднородностей при изменении состава сплава.

Практическая ценность. Результаты работы могут быть использованы для классификации дефектных структур аморфных сплавов, поведение сеточной структуры в процессе структурной релаксации при термическом и радиационном воздействиях дает возмоишость определить фиэико-те^нологическое обоснование для полуения материалов устойчивых к внешним воздействиям, позволит найти необходимые пеясимы обработки для стабилизации аморфного состояния и сохранения физических свойств. Созданная система обработки изображений может быть использована для экспресс анализа структуры и микрорельефа аморфных лент.

"5-

На защиту выносятся: » Структура аморфных сплавов адекватно описывается системой

крупномасштабных сеток. « В исходном состоянии аморфного сплава имеются межъячеечные корреляции в сетке. Процессы структурной релаксации при тер» мовоздействии значительно ослабляют корреляционную связь, ра» диационное воздействие ^»квантами не изменяет корреляционных взаимодействий в сетке. » Аморфный сплав в исходном состоянии характеризуется "жесткой" скоррелированностыо главных осей анизотропии подсеток, процес« сы структурной релаксации ослабляют ориентированную анизотро» пию, переход в кристаллическую фазу приводит к полной разориен*» тации главных осей анизотропии подсеток. Средний размер крис» таллита вырастает до среднего размера ячеек сетки аморфной матрицы.

» Процессы структурной релаксации индуцированные термовоздейст«» вием, изотропные диффузионной природы имеют два канала диссипации энергии сеточный и колонковый, радиационное воздействие вызывает процессы типа коалесценции Лифсшца-Слезова. « Увеличение концентрации аморфизиругщих добавок приводит к уменьшению среднего размера ячеек сетки, появлению межъячеечной корреляции цепочного типа и вызывает ориентационную cor «» ласованность главных осей анизотропии подсеток.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на Всесоюзных семинарах по аморфному магнетизму (Влади» восток 1986г., Красноярск 1989г.), на Всесоюзных симпозиумах по электронной микроскопии (Москва 1983г., Москва 1984г., Москва 1988г.), на УШ Европейском нонгрессе по электронной микроско» пии (Будапешт 1984г.), на 3 Всесоюзной конференции "Проблемы ис« следования структуры аморфных металлических сплавов" (Москва 1988).

- е-

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на страницах машинописного текста, включает 36 рисунков. Список литературы содержит наименований.

СОДЕШНИЕ РАБОТЫ

В пе£в£й_главе_ изложен обзор литературы по теме диссерта» ционной работы. В первой части обзора содержатся сведения о дос« таточно большом классе моделей структурного упорядочения аморф« ных материалов, которые основываются на методологии ближнего по« рядка. Вторая часть обзора посвящена вопросам получения аморфных сплавов. Рассмотрены методы вакуумного напыления, ионного распыления, металлизации и быстрой закалки из расплава. В третьей части дается сжатый обзор работ по столбчатому росту и сеточной структуре, которые связаны с существенной неравновесностью по® лучения аморфных сплавов. Введенное авторами {ВатаР.В.^еатуШ понятие суперсетка (зибпе^и/агЖ ) или сеточная структура отра» жается структурными неоднородностями~10«10%м. Показано, что такой сеточный дефект является результатом флуктуаций плотности материала. Обзор Н.Т.^¿¿тет'др.) систематизирует

свойства и характеристики сетки, которая наблюдается в различ» ных аморфных сплавах. Приводится материал и результаты модели» рования сеточного строения. В четвертой части рассматривается один из традиционных механизмов структурной релаксации аморфных сплавов. Обсуждается подход к распаду аморфного состояния с точки зрения спинодального расслоения.

Во_в20£ой главе описываются используемые экспериментальные методики и установки, дано описание светлопольной электронной микроскопии в исследовании аморфных материалов. При исследова» нии реальных аморфных объектов необходимо сделать серию снимков,

изменяя степень дефокусировки. Затем с использованием методов оптического когерентного спектрального анализа выбирать оптимальное изображение. Под оптимальным изображением подразумевается такой микроснимок, на котором наиболее представимы моды пространственных частот структурных дефектов для данных масштабных преобра*» зований. Используемая методика лаээрно-дифрактометрического ана « лиза изображений дает количественные оценки анизотропного распре® деления неоднородностей в структуре аморфных сплавов, проследить динамику главных осей анизотропии структурных компонент в процессе структурной релаксации.

Процесс статистической обработки изображений аморфных спла « вов разбивается на два этапа. Первый, ввод изображения в память ЭВМ; второй - математическая обработка в той или иной Модели. Автоматизированный ввод изображения осуществляется с использование ем усовершенствованного микрофотометра. Для получения статисти « ческих характеристик динамики сеточных структур использованы модель случайных процессов и полей, модель случайных потоков пере» сечений границ системы дефектов. Элементарная статистика случай» ных потоков позволяет построить функции распределения по размерам дефектов, провести идентификацию распределения и проверку гипотез на класс различных двух параметрических распределений, оценить центральные моменты эмпирических функции распределения. Инфор -мации корреляционного типа о потоке пересечений границ дефектов моино получить анализируя распределение фазовых точек в корреляционном поле ). Распределение фазовых точек говорит о степени коррелированности последовательных отрезков (ячеек). Предложена количественная оценка меры близости распределений фазовых точек в корреляционных полях, имеющая вид £-lv = ~ /pZ |Ptk -PI , где P - равновероятная матрица сравнения (изотропное распределение фазовых точек в корреляционном полв)1Р~0.2

В третьей главе излагаются основные результаты исследований процессов структурной релаксации при терыорадиационных воздействия: в аморфных сплавах Са~Р , Со-л/£~Р .В разделе 3.1 приведено описание эмпирических функций распределения подсеток в аморф •» ных сплавах в процессе структурной релаксации при термическом воздействии. Установлено, что структура аморфных сплавов обладает развитой дефектной системой1 в интервале от 7 до 1000 ны. Аппрок» симацию эмпирических функций распределения по размерам ячеек сет»

ки (рис.1а) удалось решить в пользу 6 «статистик для исходного

/* ГСр+а.) г- \ состояния аморфного сплава{ в(р~зо=9 —— ---——-„ ) .

Для кристаллической фазы установлена принадлежность функций рас«»

пределения к вейбуловскому типу статистик I , «С-//,

= с¡¿у е . Сравнение ассимптотик этих двух классов распре»

делений приводит к гиперболическому классу статистик. Получено

соотношение *■& , аналог выражения для "критических" индек»

сов функций распределения.

Анализ поведения моментов функций распределения (рис.16) поз» воляет утверждать, что структурная релаксация при термовоздейст» вии осуществляется путем изотропных процессов диффузионной при« роды, которые в аморфных сплавах могут реализоваться по двум независимым каналам диссипации энергии (сеточный и столбчатый).

В разделе 3.£ приведены исследования корреляций в сеточной структуре при термовоэдействии. Вероятностные характеристики (рис.Хв) корреляционных полей выявляют существенно анизотропное распределение фазовых точек в исходном состоянии аморфного сплава. За крупной ячейкой с большой вероятностью следует малая и наоборот. Наблюдается тенденция к упорядочению ячеек сетки, су ® ществует волна пространственной корреляции~30 нм, охватывающая 2-3 ячейки. "Дальний" порядок в сеточной структуре носит цепоч •» ный характер, радиус корреляций на два порядка превышает первую

60 5 л« а

2© ю 15

33 27 за

sl.IV -1.75 о 1.05 11

31 1В 20

з>© 28 2©

■0,75 3l.iv- о.

Рис.1. Эмпирические функции распределения по размерам ячеек сетки, (а), динамика четных моментов(б) функций распределения при термовоздействии, вероятностные-характеристики корреляционных полей(в) в процессе структурной релаксации.(I - исходное состояние, 2 - Ю0°С, 3 - 200°С, 4 - 300°С)

. координационную сферу. В исходном состоянии аморфного сплава корреляционная функция имеет квазипериодическую составляющую. Про •» цессы структурной релаксации при термовоздействии приводят к ^разрушению корреляционных связей между ячейками сетки, к исчез ~ новению волны пространственной корреляции, сглаживанию.квазипе -риодической составляющей корреляционной функции. Разрушается це« почный тип корреляционных связей в структуре.

В разделе 3.3 приведены результаты исследования структурной релаксации при радиационном воздействии ^»квантами. Аналитическая адпроксимация эмпирических функций распределения (рис.2а), соответствующих различным дозам облучения, выявила приоритетность ^«статистики. Динамика моментов имеет свою специфику. Значительно (в 3 раза) изменяется mod распределений. Зависимость от дозы облучения носит нетривиальный характер. Л faifty^toql),

•Ттьа d 3

учитывая, что iogl) i , где i » время экспозиции, полу»

чаем h^^flT . Это позволяет утверждать, что в процессе структурной релаксации при радиационном воздействии присутствуй» ет коалесценция (типа Лифсшца-Слезова). Поведение остальных мо« ментов функций распределения указывает на наличие процессов диф» фузионной природы. Анализ корреляционных полей (рис.26), построение их вероятностных характеристик выявили, что процессы струк» турной релаксации не затрагивают корреляций типа "малая"«"боль~ шая" (АВ) ячейка. Волна пространственной корреляции, существую» щая в исходном состоянии аморфного сплава, не исчезает. Однако значительно уменьшается корреляционная связь типа "малая"®"ма -лая" (АА) и увеличивается вероятность "большая"«"большая" (ВВ) ячейка. Это связано с укрупнением ячеек сетки за счет процесса коалесценции. Таким образом, процессы структурной релаксации при радиационном воздействии приводят к ослаблению корреляционной связи, но волна пространственной корреляции не исчезает. Не про-

92%

96 г

Ш\

72.

Г2 J6 43 М 72 № Л ЯМ

вп 1,

73%

4-Щ

-1—I—1_I_1_

тг

4а &

г. , НМ

•• -.•••¿/Л.

• « • у •*

96 72 4-8 М

34 4-е 7г г. т гь щ

п П НМ

• • • » »

• I • ••• %

. • •• • • • * *

_1_1_I_

24 46 7£ Л, ММ

Рис.2. Эмпирические функции распределения по размерам ячеек сетки (а) в зависимости от дозы облучения; корреляционные поля (б) при различных дозах облучения (I - исходное состояние,г - 3-1017^/см2, з - 1018//см2).

-ш-

исходит разрушения сеточной структуры, слои остаются аморфными при столь значительных дозах облучения.

В разделе 3.4 приведено сравнение кинетики сеточных струк • тур аморфных сплавов Со-А/с -Р , подвергнутых термовоэдействию и облучению. Проведенные исследования дают возможность утверждав что тип процессов структурной релаксации зависит от типа воздейс« твия. Термовоздействие инициирует изотропные процессы диффузион» ной природы, которые имеют два. канала диссипации ресурса неравно« весности (сеточный и. колонковый). Термовоздействие не вызывает процессов типа спекания, коалесценции или коагуляции, не происхо« дит существенного роста размера ячеек Стпос1 распределений увели« чивается на Ю«15$). Нарушаются корреляционные связи между ячей» ками сетки, процессы структурной релаксации приводят к изотропно« ыу распределению фазовых точек в корреляционном поле. Облучение ^»квантами вызывает процессы, которые можно идентифицировать каз коалесценцию. Структурная релаксация при облучении не изменяет корреляционные свойства сеточных структур, присущие аморфным сплавам в исходном состоянии. Наличие сеточной структуры позво» ляет сплаву ввдерокать столь сильное радиационное воздействие.

В разделе 3.5 рассмотрены вопросы динамики анизотропии сетки в аморфных сплавах Со-Р при термовоздействии. На рис.За,б при«» ведены коррелограимы изочастотных диаграмм рассеяния

подсеток, которые характеризуют степень близости анизотропии под-сеток к эталонному эллипсу. Исходная структура (рис.За, лин.1) имеет один интенсивный и узкий лепесток, что говорит о значи «• тельной скоррелированности главных осей анизотропии подсеток. На дальнейших стадиях структурной релаксации при термовоздействии (рис.За,б) формируются несколько главных осей анизотропии с боль, шой угловой дисперсией. Рисунок Зв,г демонстрирует распределение сверток по размерам ячеек сетки. Приведено два типа сверток

0.6

ч 1

ш т

Ш л

Рис.3. Коррелограммы изочаетотных диаграмм рассеяния (а,б).а,б: I - исходное состояние аморфного сплава;2 - Тотж=Ю0°С; 3 - 200°С;4 - 300°С.в,г:1 - 4 - распределение угловой свертки - 4'- распределение главных осей ани-

зотропии Уюах^СЛ)

-ми ^rna.x.jo^) » которые характеризуют максимальную парциальную анизотропию сеток и главные направления осей анизотро -пии. Анализ кривых дает возможность утверждать, что совокупность подсеток жестко ориентационно скоррелирована по главным векторам анизотропии в исходном состоянии аморфного сплава. Процессы структурной релаксации, ивдуцированные термовоздействием, приводят к обогащению элементами симметрии ~ поля анизотропии. Пере -ход в кристаллическую фазу ведет к полной потере корреляций главных осей анизотропии. Анализ результатов исследований облу -ченных сплавов показывает, что процессы структурной релаксации не нарушают ориентационной корреляции, подсетки остаются хорошо скоррелированными по главным осям анизотропии. Таким образом, аморфным сплава« в исходном состоянии присуще наличие "жесткой" ориентационной корреляции главных осей анизотропии подсеток, которая отсутствует у кристаллических модификаций, полученных кристаллизацией из аморфного состояния.

Четвертая .глава посвящена особенностям структуры и микрорельефа аморфных сплавов. В разделе 4.1 приведены результаты исследований динамики анизотропии структурных неоднородностей в сплаве Со-Р при изменении концентрации металлоида от 1.5 ат.% до 13 ат.%. На рис.4а,б,в приведены коррелограммыJ>(А-) изочас-тотных диаграмм рассеяния неоднородностей типа сетки в зависи -мости от концентрации Р в сплаве. При минимальном содержании (1.5 ат.%) имеется несколько главных осей анизотропии с большой угловой дисперсией. Повышение концентрации металлоида приводит к обеднению фигур элементами симметрии. Переход в аморфное состояние (9.3 ат,%-Р ) характеризуется одним узким интенсивным лепестком и вторым небольшим. Повышение концентрации металлоида (13 ат.% Р ) сильно преобразует фигуру, имеем один узкий и ин -тенсивный лепесток. На рис.4г.д,е представлены свертки max.

Рис.4. Коррелограшы изочастотных диаграмм рассеяния (а,б,в:1-4-крмсталлическое состояние сплавов 1.5 - 8ат./£Р;5-6 - аморфное состояние сплавов 9..3 - 13ат.&Р) и пространственные распределения сверток (в,г,е: 1-6 и I'- б'-

Утах. у)

и ^дх^С^у которые определяют максимальную анизотропию компонент структуры и главные направления осей анизотропии. Изучение поведения кривых дает возможность утверждать, что повышение концентрации металлоида характеризуется увеличением ориентаиион-ной корреляции осей анизотропии, которая отсутствует в области концентраций меньше 9 а.т.% Р. Переход из поликристаллического в аморфное состояние связан с ориентационной перестройкой главных осей анизотропии структурных неоднородностей.

В разделе 4.2 приведены исследования эмпирических функций распределения структурных неоднородностей и корреляционных связей в зависимости от концентрации металлоида. Изучение функции распределения по размерам неоднородностей и их моментов позво -лило определить, что переход из поликристаллического в аморфное состояние характеризуется сменой аналитик. Он может быть определен в терминах смены статистик типа ^(р3 Исследования межъячеечной корреляции, проведенные в модели случайных потоков, выявили, что для аморфных сплавов (области концентраций больше 9.3 ат.% Р ) корреляционные поля характеризуются существенно анизотропным распределением фазовых точек. Значения 1.7-1.8. Для микрокристаллических объектов характерно изотропное распределение фазовых точек (эначения^гУ < 1.3), это говорит об отсутствии корреляционной связи между дефектами структуры. Для образцов с концентрацией Р> 9.3 атД можно определить волну пространственной корреляции, которая распространяется на 3 ячейки.

В разделе 4.3 приведены исследования статистических особенностей технического микрорельефа быстрозакаленных аморфных лент. При изучении контактной поверхности можно выделить несколько диапазонов в неоднородностях рельефа. Анализ в модели случайных потоков пересечений границ дефектов (типа каверн) выявил, что

- fi-

аналитика функций распределения соответствует классу -статистик. Конкретные значения параметров р и ^ могут меняться, но класс статистик остается неизменным. Анализ моментов функции распределения показал, что mod слабо зависит от режима спиннингования. Характер корреляционных связей в технологическом рельефе достаточно высок. Для технологических неоднородностей характерны высокие значения LiV независимо от режима спиннингования.

В пятой главе излагаются результаты математических расчетов термодинамического потенциала. В разделе 5.1 приведено математическое описание линейной стадии структурной релаксации, проведен расчет термодинамического Потенциала для неравновесного состояния системы с заданным значением параметра порядка у . Для термодинамического потенциала F имеем следующее выражение

уС= t3f{e(vf)3+ ¿тгуг+ %¿у* + ¿5 ..jdif, (i)

где V = (Т- Тс )/тс , коэффициенты C>C,Ji ,С имеют обычный смысл. Поле параметра порядка у(JC , t ) удовлетворяет закону сохранения ^У/dt cJLvjT = a. (2) Система, совершающая фазовый переход при бесконечно медленном из-' менении состояния, макроскопически неоднородна. Возникают области, каждая из которых занята однородным фазами, объем этих областей пропорционален объему системы. Релаксация проходит через стадию потерявшего однородность состояния, имеющего особую зернисто-яче-истую структуру без фазовых границ. Размер неоднородности А определяется скоростью изменения параметров системы. Используем в качестве параметра порядка плотность р , которая удовлетворяет (2) и связана концентрацией компонентов С/ соотношением JD=C/Jbi. Тогда уравнение (2) можно представить в виде:

= Л {- &р + rj> +р3+рSJ (3)

Мгновенное изменение величины ?"от?>0 до£^0 делает значение tie равновесным, и,с учетом £Д для малых времен релакса-

ции получим:

ЪРМ = Ълр - , (4)

где 7) - Т + 5^; (5)

¿0 -динамический коэффициент диффузии. 2) =0 при ,/Ь =0, 7^=0 и на линии потери устойчивости =¿7. в области рассло-

ения коэффициент Ъ отрицателен, что означает рост неоднородности при релаксаций до значений соответствующих равновесным о образованием границы раздела мевду фазами. Фурье-гармоники поля

У5 уэ£) =6

описываются уравнением следующего типа

(7)

Физически это означает, что Фурье-амплитуды с различными /с соответствуют равновесным флуктуациям в состоянии с 2^>0. Инкремент нарастания 0 при 2)>0, флуктуации затухают. При£>-<0 для некоторых областей значений^7 ¿^>0 и неоднородность растет, имеет максимум. г - \ 1)/ I

~ I '<= I .

Это значит, что за время / 6 (9 ) система оказывается разбита на ячейки с размерами Л ~ Ктах ,

В разделе 5.2 рассмотрена система с конечной скоростью охяаж дения, т.е. скорость лонааения температуры конечна.В кавдый момен времени система описывается уравнением (3).изменение в том, что 'E-T(¿)=■y(t-t^,). К моменту X" существенно развиты те неоднородности, для которых $ (2")« ,размер ячеек опреде-

ляется из условия ^ X) ^

Используя "Ъ из формулы (5), имеем для Л соотношение

Л ~ уг/з. х (Ю)

Образование ячеистой структуры происходит при- 2д. .которая определяется из условия (9). Величина (.X/ £ ) определяется в казхдый момент времени условием

величина Т ( -£ ) зависит от времени как от параметра. Для одномерного случая имеем _ г „ „ , „л

Если использовать аналогию с задачей механики, то получаем, что потенциальная энергия имеет вид

1/(р) -[Ьр (13)

и обладает двумя минимумами и тремя максимумами. Решение для: граничных значений уз имеет вид

Энергия (Е) и определяются из гранлчных условий, - опре-

деляет выбор начала координат. Точки поворота у/ определяются из уравнения Е - =0. Решение (II) представляет собой

чередование протяженных участков, где у-У*' и переходных областей с толщиной /С/ 4 Если ¿/х«X , то получаем ячейки, в которых имеется одна фаза, переходной слой толщины ¿^ при

'Л ^ * (15)

является поверхностью раздела ячеек (фаз).

Таким образом структура, состоящая из ячеек является сеточной структурой аморфного сплава. Релаксация системы зависит от свойств самой системы и типов воздействий. Радиационное воздей- ■ ствие значительно повышает энтропию системы, вызывая процессы коалесценции, термовоздейсгвие оказывает влияние на все члены в (I), всдедствии чего разрушаются корреляционные связи медцу ячей-каш сетки.

-20-

Основные результаты и выводы

1. Структура аморфных сплавов адекватно описывается системой крупномасштабных сеток (размеры ~5-Т00нм), которые можно трактован как флуктуации плотности материала и наблюдать методами просвечивающей электронной микроскопии.

2. Создана установка системы обработки изображений структуры аморфных сплавов на базе автоматизированного микрофотометра и когерентного оптического' анализатора, которые сопряжены с ЭВМ, разработаны алгоритмы и отлажены программы расчета статистических парамет-

к

ров сложных изображений аморфных сплавов.

3. Экспериментально установлено существование в аморфном сплаве значительной межьячеечной корреляции, которая приводит к анизот ропному распределению фазовых точек в корреляционном поле. Дально-действующий характер взаимодействия ячеек сетки определяется цепоч ным типом межьячеечной корреляции. В исходном состоянии аморфного сплава существует волна пространственной корреляции, которая распространяется на 2-3 ячейки.

'4. Процессы структурной релаксации при термическом воздействии приводят к разрушению цепочного характера корреляционных связей между ячейками и полной изотропии корреляционного поля. Исчезает волна пространственной корреляции. Поведение функций распределена по размерам ячеек сетки и их моменты говорят, что структурная релг сация осуществляется посредством изотропных процессов диффузионно! природы. При переходе в кристаллическую фазу происходит смена аналитики функций распределения.

5. При радиационном воздействии ^"-квантами происходят процессы не приводящие к смене статистик. Аморфные сплавы эволюционируют в сторону образования более крупной сетки, без потери метаячее ной корреляции. Из характера поведения функций распределения и

-и-

их моментов следует, что радиационное воздействие иницирует процессы диффузионной природа в сеточной компоненте, идущие как коале сценция.

6. Установлено, что аморфные сплавы характеризуются жесткой ориентационной корреляцией главных осей анизотропии подсеток, которая полностью отсутствует у кристаллических аналогов. Процессы структурной релаксации при термовоздействии приводят к обогащению элементами симметрии поля анизотропии, разрушают скоррелирован-ность главных осей анизотропии. Радиационное воздействие не оказывает существенного влияния на анизотропию сеточных структур.

7. Показано, что увеличение концентрации металлоида ведет к уменьшению среднего размера неоднородности. Переход из поликристаллического в аморфное состояние характеризуется сменой статистик функций распределения; увеличением корреляционной связи между неоднородностями; появлением волны пространственной корреляции, распространяющейся на 2-3 ячейки;.обеднением элементами симметрии поля анизотропии подсеток.

8. Установлены статистические особенности микрорельефа быст-эозакаленных аморфных лент. Микрорельеф характеризуется сильно шизотропным распределением дефектов, выявлено наличие корреля-;ионных связей в системе дефектов микрорельефа, определен тип :татистик эмпирических функций распределения по размерам дефектов ) зависимости от режима получения аморфных лент.

9. Проведены математические расчеты термодинамического потен-(иала для неравновесного состояния системы с заданным значением ираметра порядка. Установлено, что размер неоднородности, воз-шкагощий при бесконечно медленном изменении состояния, определятся скоростью изменения параметров системы, система оказывается азбита на ячейки с размерами, существующими в нескольких областях.

10. Система обработки изображений структуры и микрорельефа

-л1-

аморфных металлических сплавов заложена в техническое задание по п.4.3.2. КП НТП СЭВ и разработана для лабораторного комплекса промышленного центра СЭВ по аморфным и микрокристаллическим быст-розакаленным сплавам.

Основные результаты опубликованы в работах:

1. Должиков C.B.,Антонова Л.М..Ветрова Т.В. Радиооптические методы исследования анизотропии К- и М-структур высокодисперсных и аморфных сред//Тем.сб."Стохастические методы исследования на физико-машинных комплексах магнитных пленок и фольг'.'Владивосток, ДВГУ.1981.С.17-40.

2. Юдин В.В.,Матохин A.B.,Макогина Е.И..Должиков С..В..Гуленко В.А. Оптико-цифровой комплекс в анализе РЭМ-информации//Поверхность. Физика,химия,механика.1982,т.12.С.86-94.

3. Грудин Б.Н..Должиков С.В.,Юдин В.В. Радиооптические метода анализа изображений и случайных процессов. Владивосток, ДВГУ. 1983. 186с.

4. Юдин'В.В..Тимакова Г.П.,Матохин A.B..Должиков C.B..Юдина Л.А.

Лазерно-дифрактометрическая оценка параметров корреляционного поля

флуктуаций в пленках Со-Р// ФТТ. Г983,т.25,**7.С.1953-1957. ^ YudinV. V. Makoqino E.I. boUh V.tCfiuci;îg M T. fi/une го1

£j}lêe.vt>J о/ лет-^/по^е^Ясе. of

Uli S^Ewiojitah eotyleSS on élection m^ioscop^. Sue/q^es?, /ffX/>??

6. Юдин B.B..Матохин A.B..Плотников B.C., Должиков C.B.,Юдина Л.А. Динамика анизотропии структурных суперсеток в пленках Со-Р, Со-^-Р при распаде аморфного состояния//Поверхность.Физика,химия,механика Л 985, »12. С. 97-103.

7. Юдин В.В.',Должиков C.B. Статистика случайных потоков пересечений границ сетки Со-Р,Со-Л^-Р аморфных пленок//Тез.док.1У-Всесо-кзз.семинара по аморфному магненизцу.Красноярск.1986.С.37.

8. Матохин A.B..Должиков C.B.'Сеточная структура неупорядоченных

-JJ-

планарных сред//Тез.ДокЛУ-Всесоюз.семинара по аморфному магнетизму .Красноярск,1985.С.43.

9. Должиков C.B.,Радченкова Т.В.,Шелег М.У.,Грабчиков С.С. Устойчивость аморфных Со-^'-Р пленок с сеточной структурой к радиационному воздействию//Тез.док.ТУ-Всесоюз.семинара по аморфному магнетизму .Красноярск , 1986. С. 40.

ТО. Юдин В.В.,Должиков C.B. Процессы структурной релаксации в аморфных пленках при терморадиационных воздейсгвиях//Тез.док.JIT-Всесоюз. конферен."Проблемы исследования структуры аморфных металлических сплавов'.' Москва, 1988.С.240.

ТТ.Должиков C.B.,Золотарев С.Н.,Шмакова Е.Э. Статистический анализ микрорельефа аморфных быстрозакаленных сплавов//Тез.док.Всесогоз. симпозиума "Физика аморфных магнетиков".Красноярск,Т989.С.48. Т2. Золотарев С.Н.,Должиков C.B..Плотников B.C..Чеканова Л.А. Концентрационный переход в сплавах Со-Р//Тез.док.Всесоюз.симпозиума "Физика аморфных магнетиков'.'Красноярск,I989.C.T5.

/