<<
>>

Методы получения аморфных металлических сплавов

1.Закалка из жидкого состояния

Хорошо известно, что атомы расплавленного металла не имеют фиксированного положения в пространстве. Поэтому давно возникла идея "заморозить" (путем очень быстрого охлаждения) беспорядочное расположение атомов, характерное для жидкости.

Долгое время структуру жидкого металла не удавалось воспроизвести в твердом состоянии. Проблема заключалась в том, что в процессе охлаждения атомы успевали перестроится, образуя кристалл (или много кристалликов). Тридцать пять лет тому назад ученые выяснили, что при охлаждении металлического расплава процесс кристаллизации можно предотвратить, если охлаждать его со скоростью 106—108 K/c. При этом кристаллизации не происходит, так как за столь короткое время атомы не успевают переместиться на расстояние, которое позволило бы им сформировать кристаллическую решетку.

В начале 60-х годов было показано, что можно получить аморфную структуру сплава, охлаждая жидкий расплав на холодной металлической подложке. Наиболее часто на практике используются два метода: в первом жидкий металл наносят на внешнюю цилиндрическую поверхность вращающегося диска (колеса), во втором расплав извлекается вращающимся диском. На рис. 1 представлены схемы устройств, реализующих указанные методы. Обод металлического диска или цилиндра изготавливается из материала, обладающего хорошей теплопроводностью (медь, бронза, латунь). Струя расплавленного металла вытекает под небольшим давлением (0,2 атм) через инжекционное сопло, которое сделано из плавленого кварца или окиси алюминия. Струя попадает на поверхность быстро вращающегося колеса и затвердевает в виде непрерывной ленты шириной от 1 до 20 мм и толщиной 20—40 мкм. Во втором методе заостренный обод диска захватывает расплав, который затем затвердевает и самопроизвольно отделяется в виде коротких проволочек. Частота вращения диска или цилиндра должна быть такой, чтобы обеспечить линейную скорость обода не менее 50 м/с.

2.Ионно-плазменное распыление

Другой способ получения металлических стекол — высокоскоростное ионно-плазменное распыление металлов и сплавов [2]. Наибольшее распространение получило устройство, основанное на четырех - электродной схеме распыления (рис. 2). Вся система находится в вакуумной камере, содержащей газ аргон под давлением 0,5 Па. Нагревая электрическим током вольфрамовую спираль 3, "добывают" электроны, которые перемещаются в сторону анода 2 под действием потенциала, создаваемого источником высокого напряжения (порядка 3 кВ). По пути электроны сталкиваются с атомами аргона и ионизируют их. Ионы аргона образуют плазму. После того как установился непрерывный процесс создания ионов, то есть "зажглась" плазма, к мишени 4 прикладывается отрицательный потенциал, чтобы вы­тянуть положительно заряженные ионы инертного газа из плазмы и направить их на мишень. Ионы аргона, имея достаточно большую энергию, сталкиваются с поверхностными атомами мишени и выбивают их. Этот процесс называется распылением. Распыляемые атомы покидают мишень и осаждаются на подложку 5. Процесс ведут таким образом, чтобы атомы, покидающие мишень, имели небольшую кинетическую энергию. Попадая на подложку, они не отскакивают, как упругие мячики, а сразу же прилипают к ее поверхности, то есть замораживаются. Этот процесс осаждения атомов на холодной подложке эквивалентен охлаждению с очень высо­кой скоростью. Расчеты показывают, что скорость охлаждения достигает значений 1010 К/с. Аморфные металлические сплавы получаются в виде напылен­ного слоя 6 толщиной от 1 до 1000 мкм.

Рис. 1. Схемы устройств для получения аморфных сплавов закалкой из жидкого состояния: а - нанесение расплава на вращающийся металлический диск или цилиндр; б - извлечение рас­плава вращающимся диском; 1 - расплав, 2 - на­гревательное устройство (индукционная печь), 3 - лента аморфного сплава, 4 - кварцевая трубка.

Рис. 2. Схема установки для четырехэлектродного распыления: 1 -вакуумная камера, 2-анод, 3 - катод, 4 - мишень, 5 - подложка, 6 - аморфный материал.

<< | >>
Источник: Физические явления и их практическое применение: Конспект лекций (часть II) / Составители: А.Н.Болотов, Н.Б.Демкин, О.О.Новикова, В.М. Алексеев, В.В.Новиков. – Тверь: ТГТУ,2010. 86 с.. 2010

Еще по теме Методы получения аморфных металлических сплавов:

  1. 2.2.1. Область поиска, получения и потребления информации
  2. 6.1. Конституционная основа поиска, получения и передачи информации
  3. 6.3. Право на поиск и получение документированной информации из государственных информационных ресурсов
  4. 11.2.1. Область реализации права на поиск, получение и потребление информации в Интернет
  5. НАЛОГООБЛОЖЕНИЕ ДОХОДОВ АДВОКАТОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ЗА РАБОТУ В АДВОКАТСКОЙ ПАЛАТЕ
  6. ТЕМА 6 ПРАВО НА ПОИСК, ПОЛУЧЕНИЕИ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ
  7. Глава 7. Получение жилых помещений в домах ЖК (ЖСК)
  8. Методы, ориентированные на данные
  9. 3. Методы науки административная юстиция
  10. 1. Получение жилых помещений в домах ЖК (ЖСК) как форма жилищного обеспечения граждан
  11. О ПРОТИВОДЕЙСТВИИ ЛЕГАЛИЗАЦИИ (ОТМЫВАНИЮ) ДОХОДОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ПРЕСТУПНЫМ ПУТЕМ, И ФИНАНСИРОВАНИЮ ТЕРРОРИЗМА
  12. 2. Право военнослужащих на получение жилых помещений в жилищном фонде социального использования
  13. 4.1. СКВ - метод проектирования микропроцессорных систем.
  14. Предмет, метод и функции.
  15. 3.4. Методы информационного права