Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Методики экспериментальных исследований кристаллизации аморфных сплавов

16.01.2019

Некоторые из изменений свойств, описанных ранее, могут быть использованы для регистрации кристаллизации в аморфных сплавах. Среди них наиболее простой — метод измерения электросопротивления. Кривая а на рис. 9.3 демонстрирует его изменение при нагреве аморфного сплава Fe40Ni40B20 с постоянной скоростью от комнатной температуры. Начало кристаллизации сопровождается резким снижением электросопротивления. Аналогичные изменения наблюдаются и в случае измерения упругих модулей, коэрцитивной силы, намагниченности насыщения, и все они используются для фиксации процесса кристаллизации. Однако подобные методы являются непрямыми, и при их использовании необходимо соблюдать большую осторожность, особенно при их применении в качестве методов изучения кинетики кристаллизации. Особой предпосылкой этого является тот факт, что в основе трактовки подобных измерений лежит предположение: величина измеряемой характеристики изменяется линейно с изменением количества кристаллической фазы. Этот факт часто предполагают, но экспериментально он надежно не установлен.

Практически неотъемлемой частью любой лаборатории, где проводятся исследования аморфных сплавов, является установка дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). Метод предусматривает наличие исследуемого образца (массой обычно несколько милиграмм) и пассивного эталона с той же массой и идентичное программное температурное воздействие на них с одновременной регистрацией теплового потока между ними. Эта методика, которая первоначально была использована для исследования полимеров, идеально подходит к аморфным сплавам ввиду их большой энтальпии кристаллизации. Кривая б на рис. 9.3 показывает термограмму, полученную при нагреве аморфного сплава Fe40Ni40B2O со скоростью 5 К/мин. Кристаллизация фиксируется с помощью большого экзотермического пика, по положению которого можно определить температуру динамической кристаллизации, в частности температуру ее начала Tх или температуру, соответствующую максимуму тепловыделения Tр. Зависимость Tх или Tр от скорости нагрева р часто используют для определения энергии активации кристаллизации Eх, хотя имеется расхождения в оценке достоинств метода, предложенного Озавой и основанного на построении зависимости Tx/в от 1/Тх, и метода, предложенного Киссинджером и основанного на построении зависимости lg(Tр2/в) от 1/Тх. Оба метода дают примерно прямую линию на соответствующих графиках, по наклону которой можно определить Ex. Так как величина мгновенного теплового потока прямо пропорциональна скорости превращения, изотермический режим ДСК часто используют для установления кинетики кристаллизации. Некоторые примеры будут приведены ниже.

Наряду с уже описанными методами, для идентификации фаз, формирующихся при кристаллизации, используют методы рентгеновской дифракции (РД) и мессбауэровской спектроскопии (MC). Во многих случаях эта задача весьма сложна, поскольку возникающие фазы, как правило, не являются равновесными. Для полного понимания процесса кристаллизации необходимы также прямые микроструктурные наблюдения и для этого пригодны все виды микроскопии. На рис. 9.4, а и б изображены типичные микрофотографии частично закристаллизовавшегося аморфного сплава Fe40Ni40P14B6, полученные методами растровой электронной микроскопии (РЭМ) и просвечивающей электронной микроскопии (ПЭM) соответственно. Вследствие малого масштаба микроструктур, фиксируемого методом ПЭМ, он используется особенно часто. Совместно с методом электронной дифракции (ЭД) он может дать полную информацию о морфологии, кристаллографии и ориентации фаз. Кроме того, после соответствующей поправки но малую толщину исследуемого объекта, он позволяет пройти прямые измерения скоростей зарождения и роста кристаллом. Добавление энерго-дисперсионного рентгеновского анализа (ЭДР) позволяет осуществить in situ измерения химического состава отдельных к рис галлов и непревращенной аморфной матрицы. Во всех случаях электронно-микроскопические эксперименты должны проводиться на образцах, утоненных после отжига. Нагрев же in situ предварительно утоненных образцов может дать искаженные результаты вследствие поверхностных зарождения и диффузии.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: