Структура аморфных металлов и сплавов

Наоборот, для получения в аморфном состоянии веществ, образующих плотнейшие упаковки, например металлов, требуются огромные скорости охлаждения (до 10 К/с). Многие металлические стекла обладают рядом замечательных свойств высокой прочностью, твердостью при высокой пластичности, высокой коррозионной стойкостью, высокой магнитной проницаемостью и т. д. Для придания им необходимых свойств и уменьшения необходимой скорости охлаждения их чаще всего изготавливают из сплавов, легированных малыми добавками элементов с малым атомным радиусом (бора, углерода, кремния, фосфора), что несколько усложняет их кристаллическую структуру и замедляет кристаллизацию. [c.301]

Структура аморфных металлов и сплавов [c.316]

Рассказ о современных материалах и о роли химии в их разработке и получении можно существенно расширить и дополнить, если рассматривать и классифицировать их по структурному признаку. В твердофазном материаловедении понятие структуры — собирательное название характеристик материалов. Оно может означать как пространственное взаимное расположение атомов или ионов относительно друг друга (кристаллическая или рентгенографическая структура), так и взаимное расположение структурных элементов и фаз в поликристаллическом материале (микроструктура или керамическая структура). Иногда еще говорят о тонкой (реальной) кристаллической структуре, или субструктуре, имея в виду поверхностные и объемные несовершенства типа областей когерентного рассеяния, остаточных микроискажений и дефектов упаковки. Обычно твердые тела делят на две большие группы — кристаллические и некристаллические (аморфные или стеклообразные). Первые характеризуются наличием дальнего порядка в расположении атомов, ионов или молекул, а вторые — отсутствием такового. Согласно современной терминологии стеклом называют все аморфные тела, полученные путем переохлаждения расплава независимо от их химического состава и температурной области затвердевания, обладающие в результате постоянного увеличения вязкости механическими свойствами твердых тел. При этом процесс перехода из жидкого в стеклообразное состояние обратим. Промежуточную группу образуют стеклокристаллические материалы, многие из которых уже рассматривались. Это ситаллы, в том числе и шлакоситалл. В группу некристаллических материалов, помимо хорошо всем известных стекол, в последнее время входят аморфные металлы и сплавы переходных металлов с неметаллами. Аморфные металлы можно получать различными методами, но среди них лишь способ быстрой закалки из жидкого состояния имеет пока практическое значение, В настоящее время применяют два основных метода 1) расплющивание капель 2) быстрая закалка расплава на вращающемся металлическом диске или барабане, охлаждаемом до очень низких температур (чаще всего до температуры жидкого азота—196 " С). Аморфные металлические материалы, полученные в виде ленты, называют металлическими стеклами. Для изготовления массовых изделий из аморфных металлов чаще всего применяют метод ударного сжатия при прессовании аморфных порошков. Среди металлических стекол, находящих практическое применение, в первую очередь интересны материалы, сочетающие свойства сверхпроводников с удовлетворительными механическими свойствами, в частности высокой прочностью и определенной степенью деформируемости. Интересно, что и в этой области используют приемы частичной кристаллизации металлических стекол. По сути дела так получают стеклокристаллические материалы с требуемыми меха- [c.157]

Касаясь перспектив дальнейшей работы по электронографии, следует обратить внимание на вопросы окисления сплавов. В этой области для электронографии открываются интересные возможности для установления состава пленок, по которому можно сделать заключение о скорости диффузии компонентов сплава к окисляемой поверхности. Нужно также развивать исследования строения механически обработанных поверхностей металлов и сплавов. Отмеченные выше исследования шлифованной и полированной поверхности типичны для такого рода исследований. Наклеп, резание, различные виды современной точной доводки изделий, работа деталей машин, механический износ приводят к такому же строению поверхности, как при шлифовке или полировке. Вследствие этих процессов происходит измельчение поверхностных кристаллов, ориентировка их вокруг одного или немногих кристаллографических направле-. ПИЙ и, наконец, образование поверхностного слоя с нерегулярно расположенными элементами структуры ( аморфного слоя). Ввиду того, что механическая обработка ведется в атмосфере воздуха или в присутствии смазки, поверхностный слой металла обычно загрязняется, и верхний аморфный слой в общем случае представляет собой смесь металла, окисла и других загрязняющих слой примесей. Анализ структуры не только самого верхнего слоя механически обработанного металла, но и лежащих ниже слоев находится в пределах возможностей электронографии. Уже получены интересные результаты, и дальнейшие исследования в этой области дадут немало практически важных сведений о поведении металлов при механической обработке. [c.18]

Данные по этому вопросу приведены в статьях [47]. Структура покрытий из сплава никеля и фосфора не является продолжением структуры основного металла и не зависит от толщины она, по-видимому, ламелярна и свободна от пор. В литературе она описана как аморфная, подобно жидкости [48]. [c.562]

Отвердевание металлического сплава всегда является кристаллизационным процессом. Металлы и их сплавы при застывании никогда не образуют аморфных масс, подобных по структуре стеклам. Очень часто кристаллическая структура заметна уже простым глазом. В других же случаях ее можно обнаружить при помощи. микроскопа или другими способами. [c.195]

Понятие скелетных структур и молекулярных сит не ново. Его впервые ввели для характеристики структур, получающихся из бинарных сплавов с резко различной летучестью или растворимостью компонентов при осторожном удалении более подвижного компонента, например цинка из латуни. Однако существуют кристаллические тела с различной проницаемостью для газов и в том числе тела, в решетках которых пробелы образуют единую систему пор молекулярных (атомных) размеров. Скелетные структуры возникают при большинстве реакций твердых тел, идущих с выделением газов, например, при реакциях типа АВ (тв.) А (тв.) + В (газ). Благодаря этому возможно образование микропористых псевдоморфозов продуктов А по исходному ве-шеству, на существование которых указывал Слоним [6], а также аморфных форм. При этом первичным процессом является образование вакансий по В. В некоторых случаях скелетные структуры устойчивы, в других они мета-стабильны и устойчивость их определяется в первую очередь подвижностью атомов решетки. Как известно, эти подвижности выше всего у металлов из-за малости коэффициента а в уравнении для температуры Т Таммана — Бочвара [c.14]

Процесс химического никелирования состоит в восстановлении ионов никеля из его солей на металле под действием гипосульфита натрия или кальция. Никелированию поддаются сталь, некоторые цветные металлы, различные сплавы и неметаллические материалы. Никель-фосфорное покрытие, нанесенное химическим путем, представляет собой плотную аморфную слоистую структуру соединения никеля (93—95%) с фосфором (5—7%). При соблюдении правильной технологии процесса химического никелирования и последующей термической обработке можно получить беспор истое покрытие с высокой прочностью сцепления с основным металлом. [c.155]

Никелевые хрупкие припои в виде пластичной фольги со смешанной структурой, состоящей из смеси метастабильной фазы с аморфной структурой, получаемой при закалке со скоростью охлаждения 10 —10 °С/с, могут быть борированы путем нанесения на них амина борана при температуре 70 °С. Атомная доля образующихся в фольге боридов составляет 2—25 %. Бор иды N1, Ре, Со распадаются при температуре пайки и не препятствуют отведению бора в основной металл — литейный никелевый жаропрочный сплав. Обычно нанесение бора не рекомендуют из-за образования весьма стабильных боридов Ш, Мо, Та, А1, Т1, N5, не распадающихся при температуре пайки (Пат. 4160854 США, МКИ кл. 428/607 Г 16 В 5/08). [c.21]

Обычно в твердом состоянии металлы - кристаллические тела, то есть атомы в них размещены в геометрически правильном порядке, в отличие от аморфных тел, в которых атомы расположены хаотично, беспорядочно. Наличие в материале кристаллической или аморфной структуры связано, в частности, со скоростью охлаждения расплава. Для привычных аморфных материалов, таких, как, например, смола или силикатное стекло, обычная скорость охлаждения уже достаточно велика, чтобы из-за быстрого увеличения вязкости расплава при охлаждении атомы не успевали перестраиваться, образуя упорядоченную кристаллическую решетку. Использование же очень больших скоростей охлаждения - порядка Ю -е-Ю К/с - позволяет сохранять аморфную структуру и у ряда металлических сплавов, получая при этом весьма высокими отдельные свойства этих материалов - износостойкость, прочность, магнитные характеристики и т.д. /1/. Однако сложность реализации подобных технологий в промышленном масштабе очевидна, и сегодня подавляющее больщинство применяемых в технике металлических материалов имеет кристаллическую структуру. Поэтому, говоря дальше о металлах и металлических сплавах, мы будем иметь в виду кристаллические тела. [c.9]

В книге изложены теоретические и экспериментальные основы рентгенографии, электронографии и нейтронографии жидкостей и аморфных тел отражены общие представления о природе химических связей и межмолекулярных снл приведены основные результаты исследований строения молекул, структуры жидких металлов и сплавов, индивидуальных молекулярных жидкостей, жидких кристаллов водных растворов электролитов н аморфных тел. Изложены вопросы методики и результаты рентгенографических и электромографических исследований некоторых аморфных простейших по составу веществ и высокомолекулярных соединений. Помимо литературных источников книга содержит результаты исследований автора. [c.2]

Структура напыленных пленок зависит от св-в материала, состояния и т-ры пов-сти, скорости напыления. Пленки м.б. аморфными (стеклообразными, напр, оксиды. Si), поли-крнсталлическими (металлы, сплавы. Si) шш монокристал-лическими (напр., полупроводниковые пленки, полученные молекулярно-лучевой эпитаксией). Для упорядочения структуры и уменьшения внутр. мех. напряжений пленок, повышения стабильности их св-в и улучшения адгезии к пов-сти изделий сразу же после напыления без нарушения вакуума производят отжиг пленок при т-рах, неск. превьипающих т-ру пов-сти при напылении. Часто посредством Н.в. создают многослойные пленочные структуры из разл. материалов. [c.172]

Натансон и сотрудники [33] изучали форму частиц и закономерности образования органозолей свинца и олова и сплавов этих металлов, осажденных электролитическим путем на катоде из двухслойной ванны, в зависимости от соотношения компонентов в растворе и плотности тока. При помощи электронного микроскопа было показано, что частицы дисперсных фаз органозолей свинца имеют микродендритную структуру, а частицы олова — неопределенную форму и, согласно рентгеновским данным, являются аморфными. В сплавах удавалось обнаруживать частицы промежуточной формы. Благодаря этому имеется возможность проследить в электронном микроскопе процесс формирования коллоидных частиц не только чистых [c.143]

Структура металлов и их сплавов. Твердение металла или металлического сплава всегда я-вляется процессом кристаллизации. Металлы или их сплавы никогда не образуют при затвердевгРйии аморфных или изотропных продуктов, как это происходит, например, у стекол. Кристал-литная структура многих металлов заметна уже невооруженным глазом особенно после травления их поверхности кислотами. В других случаях ее можно обнаружить лишь микроскопическим исследованием, а иногда только рентгенографически. Так как в отличие от кристаллизации из растворов при кристаллизации из расплава в виде целого куска металла отдельные поверхности кристалликов не могут свободно развиваться , у них получаются иные внешние очертания, чем у таких же кристаллов при свободной кристаллизации. Каждая отдельная частица испытывает давление соседних частиц. Частицы такого конгломерата, имеюш ие не характерные для свободного роста поверхности, а вынужденные (вследствие соприкосновения с соседними частицами) поверхности, называются кристаллитами. Кристаллиты, несмотря на то, что их поверхности не Являются поверхностями свободного роста кри- [c.607]

При деформации решетки кристалла соли относительное смещение положительных и отрицательных ионов друг относительно друга сразу приводит к возникновению сил отталкивания внутри кристалла, приводящих к разрушению кристаллаУТакое свойство металлов (и металлических сплавов), как пластичность, также непосредственно связано с их внутренним строением, которое почти не препятствует скольжению одних слоев атомов (ионов) металла относительно других под влиянием воздействия извне. В тех случаях, когда однородность структуры металла нарушается вследствие добавления к нему другого металла, сплав приобретает твердость и хрупкостьуМеханическая обработка металла вызывает резкое смещение слоев атомов (ионов) в металле друг относительно друга. Порядок их расположения нарушается, и металл становится как бы аморфным и относительно менее пластичным. Вместе с тем возрастает твердость металла. Нагревание до соответствующей температуры (отжиг) может вернуть металлу кристаллическую структуру и пластичность. [c.193]

Совр. Ф.-х. м. развивается на основе представлений об определяющей роли физико-хим. явлений на границе раздела фаз - смачивания, адсорбции, адгезии и др.- во всех процессах, обусловленных взаимод. между частицами дисперсной фазы, в т. ч. структурообразования (см. Структурообразова-ние в дисперсных системах). Коагуляционные структуры, в к-рых взаимод. частиц ограничивается их соприкосновением через прослойку дисперсионной среды, определяют вязкость, пластичность, тиксотропное поведение жидких дисперсных систем, а также зависимость сопротивления сдвигу от скорости течения. Структуры с фазовыми контактами образуются в кристаллич. и аморфных твердых телах и дисперсных материалах при спекании, прессовании, изотермич. перегонке, а также при вьщелении новой высокодисперсной фазы в пересыщенных р-рах и расплавах, напр, в минер, связующих или полимерных материалах. Мех. характеристики таких тел - прочность, долговечность, износостойкость, упру-го-пластич. св-ва и упруго-хрупкое разрушение - обусловлены силами сцепления в контактах, числом контактов (на 1 см пов-сти раздела фаз), типом контактов, дисперсностью системы и могут изменяться в широких пределах. Так, для глобулярной пористой монодисперсной структуры прочность материала может варьировать от 10 до 10 Н/м . Возможно образование иерархич. уровней дисперсной структуры первичные частицы - их агрегаты - флокулы - структурированный осадок. Сплошные материалы, в частности металлы и сплавы, в рамках представлений Ф.-х. м. рассматриваются как предельный случай полного срастания зерен структуры с ( овыми контактами. [c.90]

Характеристики общей коррозии алюминиевых сплавов в горячей воде, касающиеся структуры, морфологии, механизма образования и кинетики роста оксидных пленок подробно изучены в системе технический алюминий — дистиллированная вода в интервале 37—125 °С [6.18]. Для температур 250 и 300 °С аналогичные данные получены в работе [6.19]. Высокая коррозионная стойкость металла в горячей воде, при кипячении и в перегретом паре до 150 °С обусловлена многослойной оксидной пленкой. В интервале 20—90 °С (при давлении 70 МПа — до 120 °С) она трехслойная непосредственно на поверхности металла — аморфный оксид или гидроксид толщиной в несколько нанометров далее — слой псевдобемита и поверх него слой байе-рита рис. 6.029, а). Толщины псевдобемита и байерита измеряются микронами. Состав байерита — А120з-ЗН20 псевдобемита — AlgOs-1,ЗНаО, однако содержание воды и плотность могут колебаться [6.18]. В интервале 100—374 °С наружный слой оксидной [c.241]

Изучение пассивационньа характеристик металлов и сплавов классическим методом потенциостатической потенциодинамической поляризации предусматривает проведение предварительной катодной обработки образцов с целью удаления поверхностных загрязнений я оксидных слоев. При этом считается, что состав и структура такой поверхности и объемных участков сплава идентичны, поэтому ее электрохимические характеристики определяют электрохимическое поведение системы в целом. Вместе с тем, результата рада работ показывают, что в аморфных сплавах (АС) имеют место значительные сегрегации легирующих элементов, в том числе и пассивирующих в поверхностных слоях глубиной до 20 нм. Очевидно, использование катодной обработки в условиях существования сегрегационных образований может исказить реальные электрохимические характеристики поверхности АС. [c.79]

Д. К. Максвелл [31] указал на неоднородность строения тел, как на одну из причин, способных вызвать упругое последействие. Действительно, все изученные тела представляют собою либо беспорядочный агрегат мелких кристалликов (металлы), либо сплав различных силикатов (стекла), либо крайне неоднородные системы органического происхождения (паутина, шелк и резина). Вполне возможно и даже неизбежно мы перейдем предел упругости и вызовем пластическую деформацию, связанную с новой перегруппировкой, новым агрегатным состоянием, в отдельных участках такого тела, несмотря на то что среднее напряжение будет еще весьма далеко от предела упругости материала. Кратко формулированные взгляды Максвелла были более детально разработаны К. Ба-русом [32], который предполагает в неоднородном теле присутствие различных метаустойчивых групп молекул аморфных и кристаллических или вязких и твердых. Динамическое равновесие между этими группами нарушается деформацией и постепенно восстанавливается. Барус связывает эти представления с данными о структуре стали и указывает на аналогию с явлениями диссоциации электролитов. Аналогичными представлениями пользовался также Буассе [33]. [c.34]

Невосстановленные осажденные железо-медные катализаторы имеют структуру геля окиси железа с малыми порами и большой поверхностью (до 300 м /г) [61, 78—80], а плавленые и спеченные— структуру магнетита [10, 80] с поверхностью менее 1 м г и поданным рентгеноструктурного анализа состоят из окислов РеО и ГеО-ГваОз [68]. Промоторы в сплаве распределены равномерно [66, 68], что, по-видимому, обусловлено образованием в процессе сплавления алюминатов, силикатов и, возможно, алюмосиликатов железа [66, 68, 81], которые частично растворяются в окислах железа, а частично концентрируются между зернами твердого раствора в виде кристаллов или аморфных слоев. По термомагнитным данным [82] твердый раствор с магнетитом образует также окислы щелочных металлов, хотя против этого свидетельствуют высокая степень покрытия поверхности щелочью (более 70 , ), легкость удаления ее из катализатора и независимость активности катализатора от порядка введения щелочи [10]. [c.12]

Приготовление образцов часто сопровождается появлением преимущественной ориентации кристаллитов — текстуры. На дебаеграммах это выражается в неравномерном распределении почернения вдоль линии (разном для линий с разными индексами), а при съемке на дифрактометре —к сильному искажению интенсивности линий. При съемке металлов и сплавов в основном приходится считаться с текстурой, вызванной механической обработкой (прокаткой, волочением и т. д.). Причиной текстуры при съемке неметаллических объектов обычно является наличие спайности, параллельной некоторым плоскостям рещетки. Особенно резко это проявляется у веществ со слоистой структурой. При растирании таких кристаллов образуются преимущественно пластинчатые кристаллики, которые в процессе приготовления образца для съемки ориентируются большей частью параллельно плоскости образца. Относительные интенсивности линий при съемке текстурированного образца могут искажаться в десятки раз и больше. Для устранения текстуры к исследуемому образцу подмешивают аморфное вещество, частицы которого не имеют правильной формы, например крахмал. [c.131]

В действительности механизм образования аморфного поверхностного- слоя, вероятно, является комбинацией многих процессов в поверхностных кристаллах возникают значительные напряжения сдвига, вызывающие скольжение вдоль различных плоскостей их структуры и её разрушение в случае более острых выступов разрушение может быть вызвано простым слсатием по поверхности могут кататься оторванные куски её, начиная с отдельных атомов и более крупные. Но кроме того, в настоящее время исчезли почти всякие сомнения в том, что при образовании тщательно отполированного, вполне аморфного слоя поверхностные слои претерпевают мгновенные акты плавления, обусловленные трением полирующего материала. Этот взгляд высказывался в течение последнего времени многими авторами но был отвергнут в первом издании этой книги ввиду кажущейся трудности поддержания столь высокой температуры в поверхностных слоях, обладающих такими широкими возможностями отвода теплоты, выделяемой при трении, путём теплопроводности. Однако в недавней работе Боудена и его соавторов показано, как теоретически, так и экспериментально, что температура поверхности может повышаться, и при трении скольжения действительно быстро повышается, до точки плавления данного твёрдого тела, причём никогда не поднимается выше её. Температура поверхности измерялась термопарой, образуемой самими трущимися поверхностями двух разнородных металлов. Полировка происходит только в тех случаях, когда точка плавления полирующего материала выще, чем полируемого. Так, камфора (температура плавления 178 ) полирует металл Вуда, но не полирует олово или свинец-оксамид (точка плавления 417 ) полирует олово, свинец и висмут, но не полирует сплава для рефлекторов (температура плавл. 745°), который, однако, полируется окисью свинца (температура плавл, 88 °) кальцит (1339 ) полируется згкисыо олова (1625 ) или окисью цинк (1800 но не полируется закисью меди (1235°). Твёрдость сам по себе играет незначительную роль, но изг,естно несколько случаев когда такие весьма тягучие металлы, как золото и платина, поли руются материалом, имеющим значительно более низкую темпера туру плавления. [c.229]

Растворы, применяемые для химического никелирования, в качестве восстановителей ионов металла включают в себя гипофосфит или борсодержащие соединения, чаще всего боран натрия ЫаВН4. Соответственно реакция выделения металла сопровождается формированием сплавов N1—Р или N1—В, а это, естественно, отражается на свойствах покрытий, технологии и экономике процессов их получения. Осадки сплава N1—Р отличаются слоистым строением, что объясняют неравномерным распределением фосфора. Структура их связана с содержанием в сплаве этого компонента. При массовой доле менее 4—5 % Р сплав имеет кристаллическую структуру, более 8—9 % Р — смешанную аморфную и кристаллическую. Термообработка сплава приводит к существенному изменению его строения — распаду твердого раствора, переходу фазы -N1 в р-Ы , выделению фосфида Ы1зР. [c.207]

Для незнакомых с металловедением следует объяснить, что литой металл состоит из кристаллических зерен (кристаллитов), которые вырастают при затвердевании металла из зародышей, причем ориентация слоев атомов различна в различных зернах. Границы, отделяющие зерна, представляют собой поверхности, вдоль которых встречаются кристаллы, вырастающие из соседних зародышей. Получающаяся в результате форма не имеет ничего общего с кристаллической системой металла. Вблизи краев отливки, где тепло может уходить через стенки формы только в одном направлении, зерна стремятся вытянуться под прямым углом к стенкам (столбчатая структура). Между зернами часто встречаются пустоты и особенно капиллярные поры, стремящиеся вытянуться вдоль линии встречи трех зерен. Загрязнения также имеют тенденцию собираться на границах зерен, и часто изменения, которые происходят в сплавах во время отжига, начинаются на границах зерен. Эти факторы важны, так как они определяют различное поведение по отношению к коррозионным агентам границ зерен и тела самих зерен. Если металлы деформируются при низких температурах, слои кристаллоЬ стремятся скользить один по другому вдоль плоскостей скольжения, а также по границам зерен, причем вещество дезорганизуется . При последующем отжиге начинают расти новые кристаллы из зародышей дезорганизованного вещества и иногда происходит рекристаллизация всего металла. Границы новых (вторичных) зерен обычно бывают более правильными, чем границы между прежними (первичными) зернами. Полировка образует на металлической поверхности тонкий слой подвижного металла (слой Бейльби), который первоначально рассматривали как аморфный или стеклообразный. Было много споров о природе этого слоя, но последние результа1Ы применения электронно-диффракционного метода, повидимому, подтверждают этот ранний взгляд. Дезорганизация вещества металла распространяется, однако, ниже стеклообразного слоя. Следует отличать истирание от полировки здесь слой дезорганизованного вещества менее. подвижен , но относительно более толст и, повидимому, пронизан трещинами. [c.39]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология