Процеси релаксації в аморфних сплавах на основі заліза і кобальту під впливом низькоенергетичної лазерної обробки. Кристалізаційні процеси у аморфних металевих сплавах на основі заліза та кобальту під дією лазерних нагрівів та ізотермічних відпалів.
Аннотация к работе
Нові нестандартні методи термообробки аморфних металевих сплавів (лазерна термообробка, нагрів імпульсним електричним струмом) забезпечують високу швидкість нагрівання, що наближається до швидкості охолодження розплаву при одержанні аморфних сплавів методом гартування із рідкого стану. Головною перевагою цих методів є розширення інтервалу можливих умов термічного впливу: значне зниження тривалості обробки, можливість досягнення більш високих температур, при яких ще не відбувається кристалізація, локальність зони нагріву, досягнення надвисоких швидкостей нагрівання тощо. Використання цих сплавів у виробництві вимагає комплексного дослідження температурного інтервалу стабільності АМС, а також структурних змін, які відбуваються при нагріванні їх з різною швидкістю за межами області стабільності. З точки зору розвитку фундаментальних понять про процеси структуроутворення в АМС під впливом лазерних нагрівів врахування кінетичних факторів теплової дії може дати більш повне уявлення про механізми кристалізації та їх зміни від швидкостей нагріву при лазерній обробці. Дисертаційна робота виконувалась в межах держбюджетних НДР Міністерства освіти України в рамках пріоритетного напрямку розвитку науки і техніки №6 “Нові речовини та матеріали” (тема №76/95 “Експериментальні і теоретичні дослідження та моделювання процесів кристалізації в аморфних сплавах на основі перехідних металів в залежності від швидкості теплового впливу”, №2/96 “Вивчення особливостей дифузійних процесів вуглецю та бору в кристалічних та аморфних сплавах на основі перехідних металів в процесі нетрадиційних видів теплової дії та їх вплив на структурно-фазовий склад сплавів”).У вступі обґрунтована актуальність обраної теми, сформульована мета та задачі роботи, зазначена її наукова новизна та практична цінність отриманих результатів, положення, що виносяться на захист, а також дані про апробацію результатів та публікації за темою досліджень. У першому розділі розглянуто сучасний стан проблеми, проаналізовані закономірності аморфізації речовини, розглянуто основні методи одержання, фізичні параметри і характеристики аморфних матеріалів. Детально висвітлено питання про структурні зміни в загартованих із рідкого стану аморфних металевих сплавах під впливом різних теплових чинників. Розглянуті дослідження, в яких різними методами вивчались релаксаційні та кристалізаційні процеси в аморфних стрічках, процеси зародження і росту кристалів, формування та розпаду метастабільних кристалічних фаз. У роботі використовувались, в основному, два типи термічного впливу на структурний стан зразків: 1) лазерні нагріви на імпульсних лазерах КВАНТ-12 (l = 0,6739 мкм, t = 4 мс), КВАНТ-18 (l = 1,06 мкм, t = 8 мс) з різною густиною потужності випромінювання та безперервному СО2 - лазері з різною швидкістю сканування променя; 2) обємні ізотермічні відпали протягом 30 хв. при різних температурах у захисному середовищі пірофіліту з наступним гартуванням у холодній воді.Аналіз рентгенографічних даних показав, що кристалізація аморфних сплавів при лазерному нагріві відбувається, в основному, подібно до кристалізації під час ізотермічних відпалів: кількість бору в аморфних сплавах визначає температурний інтервал розпаду тетрагонального бориду Fe3Bt. Проте після лазерної обробки (на відміну від обємних відпалів) у доевтектичному сплаві Fe85,9В14,1 було зафіксовано зміну типу реакції кристалізації з первинної на евтектичну (рис.1): на початкових етапах кристалізації в аморфній матриці утворювалися не тільки кристали а-фази на основі заліза, але і її суміш із тетрагональним боридом Fe3B. Але збільшуючи швидкість нагріву доевтектичних сплавів і, можливо, дещо перегріваючи їх вище лінії метастабільної евтектики, подавляючи тим самим дифузійні процеси, що призводять до формування зародків кристалів а-фази, можна прийти до евтектичної кристалізації. Таким чином, утворення евтектичної структури обумовлено підвищеною температурою при якій відбувається кристалізація, достатньою для кристалізації збагаченої бором матриці, та незначним часом термічної дії, що не дозволяє в достатній мірі розвинутись дифузійним процесам. Дійсно, оскільки кристалізація з розплаву і кристалізація АМС відбуваються шляхом утворення і росту зародків кристалічних фаз, то виникнення метастабільної фази повинно викликати утворення іншої фази, склад якої відрізняється від рівноважного.Методом рентгеноструктурного аналізу встановлено, що тип кристалізації АМС системи перехідний метал-металоїд визначається не тільки їх хімічним складом, а й кінетичними параметрами термічного впливу: імпульсна лазерна обробка доевтектичних сплавів призводить до евтектичної кристалізації, тоді як при повільних нагрівах та ізотермічних відпалах вони кристалізуються за первинним механізмом. Встановлено, що на перших етапах кристалізації доевтектичних аморфних сплавів системи Fe-B при невисоких швидкостях нагрівання першою кристалізується ОЦК фаза на основі заліза з аномально низьким значенням параметра гратки, що викликано заміщенням атома