МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СТЁКЛА это:

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СТЁКЛА
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СТЁКЛА

       
(стекловидные металлы, метглассы), металлич. сплавы в стеклообразном состоянии, образующиеся при сверхбыстром охлаждении металлич. расплава (скорость охлаждения ?106 К/с). Быстрый теплоотвод достигается, если, по крайней мере, один из размеров изготовляемого образца достаточно мал (фольга, лента, проволока). Расплющиванием капли расплава между охлаждаемыми наковальнями получают фольгу шириной 15 — 25 мм и толщиной 40—70 мкм, а охлаждением на вращающемся барабане (диске) или прокаткой струи между двумя валками — ленту шириной 3—6 мм и толщиной 40—100 мкм. Выдавливанием расплава в охлаждённую жидкость могут быть изготовлены М. с. в виде проволоки.
Состав М. с.: = 80% переходных (Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zr, Pr и др.) или благородных металлов и ок. 20% поливалентных неметаллов (В, С, N, Si, P, Ge и др.), играющих роль стеклообразующих элементов. Примеры — бинарные сплавы (Au81Si19, Pd81Si19 и Fe80B20) и псевдобинарные сплавы, состоящие из 3—5 и более компонентов. М. с.— метастабильные системы, к-рые кристаллизуются при нагревании до темп-ры, равной ок. 1/2 темп-ры плавления.
Изучение М. с. позволяет исследовать природу металлич., магн. и др. св-в тв. тел. Высокая прочность (приближается к теор. пределу для кристаллов) в сочетании с большой пластичностью и высокой коррозионной стойкостью делает М. с. перспективными упрочняющими элементами для материалов и изделий. Нек-рые М. с. (напр., Fe80B20) — ферромагнетики с очень низкой коэрцитивной силой и высокой магнитной проницаемостью, что обусловливает их применение в качестве магнитно-мягких материалов. Другой важный класс аморфных магн. материалов — сплавы редких земель с переходными металлами. Перспективно использование электрич. и акустич. св-в М. с. (высокое и слабо зависящее от темп-ры электрич. сопротивление, слабое поглощение вука).

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. . 1983.

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СТЕКЛА

(метглассы) - разновидность аморфных металлов, аморфные сплавы с ме-таллич. типом проводимости, к-рые не имеют дальнего порядка в пространств, расположении атомов и характеризуются макроскопич. коэф. сдвиговой вязкости 3021-11.jpg Па. Их изготавливают в виде плёнок, лент и проволок с помощью спец. техн. приёмов (закалка из расплава при типичных скоростях охлаждения ~10 в К/с, термич. напыление или катодное распыление в вакууме на охлаждаемую подложку и т. д.), к-рые ведут к быстрому затвердеванию сплавляемых компонентов в относительно узком температурном интервале около т. н. температуры стеклования Tg.

M. с. обладают уникальным сочетанием высоких ме-ханич., магн., электрич. и коррозионных свойств [1-8].

M. с. исключительно тверды и обладают высокой прочностью на растяжение; напр., предел текучести s у для M. с. Fe80B20 достигает 3,6-10° Н/м 2 (370кгс/мм 2) [5], что намного превосходит значение s у лучших сталей; по этой причине M. с. применяют для армировки в композиц. материалах (композитах).

По магн. свойствам M. с. подразделяются на два технологически важных класса. M. с. класса "ферромагнитный переходный металл (Fe, Со, Ni, в количестве 75-85%)-неметалл (В, С, Si, Р- 15-25%)" являются магнитно-мягкими материалами с незначительной коэрцитивной силой Н с ввиду отсутствия магн.-кристаллич. анизотропии (наблюдаемая макроскопич. магнитная анизотропия обусловлена при ненулевой магнитострикции внутр. или внеш. напряжениями, к-рые могут быть снижены при отжиге, а также наведённой анизотропией в расположении пар соседних атомов). Магнитная атомная структура осн. состояния таких систем может быть представлена в виде совокупности параллельно ориентированных локализованных магн. моментов при отсутствии трансляц. периодичности в их пространств, размещении, причём благодаря эффектам локального окружения магн. моменты ионов по своей величине могут флуктуировать (см. Аморфные магнетики).M. с. этого класса имеют почти прямоугольную петлю гистерезиса магнитного с высоким значением индукции насыщения Bs , что в сочетании с высоким уд. электрич. сопротивлением r и, следовательно, низкими потерями на вихревые токи делает M. с. по сравнению с электротехн. сталями более предпочтительными при применении, напр., в трансформаторах [6].

Сравнительные характеристики нек-рых кристаллич. и зарубежных аморфных магнитно-мягких сплавов [2] (а также одного из отечеств. M. с. 94 ЖСР - А на основе железа [8]) приведены в таблице.

M. с. класса "редкоземельный элемент - переходный d- металл", обычно приготавливаемые в виде плёнок с помощью катодного распыления, в ряде случаев (Gd - Со, Gd - Fe) обнаруживают коллинеарную ферромагн. структуру со свойствами, перспективными для создания устройств с памятью на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД), напр, низкой намагниченностью насыщения Ms и высокой анизотропией, перпендикулярной плоскости плёнки [3]. В большинстве др. случаев сильная локальная одноионная анизотропия со случайным распределением осей лёгкого намагничивания, присущая редкоземельным ионам с ненулевым орбитальным моментом, обычно приводит в M. с. этого класса к хао-тич. неколлинеарной структуре типа спинового стекла.

Сравнительная характеристика некоторых магнитно-мягких кристаллических и аморфных сплавов (при 300 К) .

3021-12.jpg


* T с - температура перехода в парамагнитное состояние (Кюри точка).

** Метгласс - зарегистрированная торговая марка корпорации Allied Chemical Corporation.



Из электрич. свойств M. с. наиб, существенны большая величина остаточного электрич. сопротивления (обычно в 2-4 раза больше, чем у кристаллич. аналогов) и малое значение температурного коэф. сопротивления 3021-13.jpg (вне температурного интервала протекания процессов структурной релаксации и кристаллизации).


Ряд M. с. класса "переходный металл - неметалл" с добавками Cr и P обнаруживает исключит, коррозионную стойкость в агрессивных средах, превышающую на неск. порядков стойкость нержавеющих сталей [3,7]. Неупорядоченность атомной структуры M. с. является также причиной высокой стойкости их свойств к воздействию радиации.

Аморфная структура M. с., являясь метастабильной, обладает очень большим временем жизни. Напр., оценки временного интервала эксплуатации, определяемого началом процесса кристаллизации, дают для одного из наименее стабильных M. с.3021-14.jpgок. 550 лет при 175 0C и 25 лет при 200 0C [2].

Своеобразие физ. свойств M. с. является следствием аморфности их структуры (её хим. гомогенности, отсутствия межзёренных границ и линейных дефектов типа дислокаций). На рентгено-, электроне- и нейтроно-граммах M. с. имеется неск. диффузных гало, к-рые описываются с помощью ф-ции радиального распределения атомов (ФРРА) 3021-15.jpg, где р(г) - усреднённая атомная плотность на расстоянии г от случайного, выбранного за начало отсчёта атома (рис.). ФРРА не даёт полной информации о расположении атомов в трёхмерном пространстве, однако в сочетании с др. методами (исследованием тонкой структуры рентг. спектров поглощения, аннигиляцией позитронов и т. д.) она даёт возможность отобрать те структурные модели M. с.,

Нормированная функция радиального распределения атомов 3021-16.jpg- средняя атомная плотность вещества) для аморфного железа [9].


3021-17.jpg


к-рые лучше всего соответствуют эксперим. данным. Сходство ФРРА для аморфного и жидкого состояний, особенно на больших и ср. расстояниях, позволило на первых порах использовать для одноатомных M. с. модель случайной плотной упаковки твёрдых сфер, в своё время предложенную Дж. Д. Берналом (J. D. Bernal) для одноатомных жидкостей, а для M. с. типа "металл - неметалл" - модификацию этой модели [10], согласно к-рой небольшие атомы неметалла заполняют большие пустоты ("дырки" Бернала) в случайной плотной упаковке атомов металла и не соседствуют друг с другом. Однако данные дифракц. экспериментов (напр., расщепление второго пика ФРРА, отсутствующее в жидких металлах) говорят о существовании в M. с. ближнего атомного порядка. Расчёты термодинамич. устойчивости атомных микрокластеров и структурного фактора для M. с. указывают на предпочтительность для них модели ближнего порядка [11], в к-рой осн. элементом структуры является икосаэдр - правильный двадцатигранник, получаемый упаковкой 12 слегка искажённых тетраэдров и обладающий 12 вершинами с 5 сходящимися рёбрами, через к-рые можно провести 6 осей симметрии пятого порядка.

Хотя икосаэдрич. кластер не может быть элементом построения кристалла, поскольку невозможно плотно заполнить трёхмерное пространство путём периодич. трансляций икосаэдра без появления несогласованности в структуре, веским аргументом в пользу икосаэдрич. ближнего порядка в M. с. является также недавнее открытие в сплаве Al86MnI4 [12] принципиально нового типа атомной структуры твёрдых тел - квазикристаллич. структуры с икосаэдрич. дальним порядком (см. Квазикристалл). Подобно M. с., квазикристаллы получаются быстрой закалкой из расплава /яятт . тгля оппепелённых составов в системах 3021-18.jpg

Xf3021-19.jpg_ Fe), но, в отличие от M. с., дают на рентгенограммах когерентные брэгговские рефлексы, соответствующие симметрии пятого или даже десятого порядка [13, 14]. Нек-рыеМ. с. (напр., Pd60U20Si20[IS]) после отжига переходят в квазикристаллич. состояние, оона-руживая тем самым тесную генетич. связь структурного состояния M. с. и квазикристаллич. состояния.

Лит-1)Петраковский Г. А., Аморфные магнетики, "УФН",'1981,т. 134, с. 305; 2) Люборский Ф. В., Перспективы применения аморфных сплавов в магнитных устройствах, в кн.· Магнетизм аморфных систем, пер. с англ., M., Ii)Sl; 3)Хандрих К., Кобе С., Аморфные ферро- и ферримагнетики, пер. с нем., M., 1982; 4) Крапошин В. С., Линецкий Я. Л., Физические свойства металлов и сплавов в аморфном состоянии, в кн.: Итоги науки и техники. Металловедение · термическая обработка, т. 16, M., 1982; 5) Металлические стекла, пер. с англ., M., 1984; 6) Amorphous metallic alloys ed by F. Luborsky, L.- [a.o.], 1983; 7) Аморфные сплавы, M., 1984; 8) Преображенский A. А., Бишард E. Г., Магнитные материалы и элементы, 3 изд., M 1986; 9) Iсhikawа Т., Electron diffraction study of the local atomic arrangement in amorphous iron and nickel films, "Phys. Stat. Sol. (a)", 1973, v. 19, N,2, p. 707; 10) Polk D. E The structure of glassy metallic alloys, "Acta Metall.", 1972, v. M,№ 4 r 485; 11) Sасhdev S., Nelsоn D. R., Order m metallic glasses and icosahedral crystals, "Phys. Rev. B", 1985, v. 32, № 7 r 4592' 12) Sheсhtman D. и др., Metallic phase with long-range orientational order and no translational symmetry, "Phys. Rev. Lett.", 1984, v. 53, M 20, p. 1951; 13) Levine D., Steinhardt P. J., Quasicrystals. 1-2, "Phys. Rev. B", 1986 v. 34, MJ 2, p. 596; 14) Heльсон Д. Р., Квазикристаллы пер с англ., "В мире науки", 1986, № 10, с. 19; 15) Po-о h S J., Drehmаn A. J., Lawless K. R., Glassy to icosahedral phase transformation in Pd - U - Si alloys, "Phys. Rev Lett ", 1985, v. 55, Mi 21, p. 2324. M. В. Медведев.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СТЁКЛА" в других словарях:

  • металлические стёкла — то же, что аморфные металлы. * * * МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СТЕКЛА МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СТЕКЛА, то же, что аморфные металлы (см. АМОРФНЫЕ МЕТАЛЛЫ) …   Энциклопедический словарь

  • МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СТЁКЛА — то же, что аморфные металлы …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • СТЁКЛА — твердотельные системы, не обладающие пространственнымупорядочением (трансляционным и ориентационным) в расположении атомов …   Физическая энциклопедия

  • Аморфные металлы — Образцы аморфных металлов …   Википедия

  • СТЕКЛООБРАЗНОЕ СОСТОЯНИЕ — аморфное состояние в ва, формирующееся при затвердевании переохлаждённого расплава. Обратимость перехода из С. с. в расплав и из расплава в С. с. (стеклование) явл. особенностью, к рая отличает С. с. от др. аморфных состояний. Постепенное… …   Физическая энциклопедия

  • ФЕРРОМАГНЕТИЗМ — магнитоупорядоченное состояние в ва, при к ром все магн. моменты ат. носителей магнетизма в в ве параллельны и оно обладает самопроизвольной намагниченностью. Рис. 1. Ферромагнитная (коллинеарная) атомная структура гранецентрированной кубич.… …   Физическая энциклопедия

  • ТВЁРДОЕ ТЕЛО — агрегатное состояние в ва, характеризующееся стабильностью формы и хар ром теплового движения атомов, к рые совершают малые колебания вокруг положений равновесия. Различают крист. и аморфные Т. т. Кристаллы характеризуются пространств.… …   Физическая энциклопедия

  • аморфные металлы — (метглассы, металлические стёкла), металлы и сплавы с аморфной структурой, образующейся при очень быстром охлаждении расплава (скорость до 106 К/с). * * * АМОРФНЫЕ МЕТАЛЛЫ АМОРФНЫЕ МЕТАЛЛЫ (метглассы, металлические стекла), твердые… …   Энциклопедический словарь

  • ФЕРРОМАГНЕТИК — вещество, в к ром ниже определённой темп ры (Кюри точки 0) устанавливается ферромагн. порядок магнитных моментов атомов или ионов (в неметаллич. кристаллах) или магн. моментов коллективизир. электронов (в металлич. кристаллах; (см.… …   Физическая энциклопедия

  • СПЛАВЫ — макроскопически однородные в ва, получаемые сплавлением двух или более металлов, неметаллов, окислов, органич. в в и т. п. Особенно важную роль в технике играют металлич. С. (основной вид конструкц. материалов). В общем случае С. не являются… …   Физическая энциклопедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»