Характер диаграмм фазовых равновесий аморфизующихся металлических расплавов
|
Аморфные металлические сплавы при резком охлаждении расплавов получают в системах с диаграммами состояний эвтектического типа, а именно характеризующихся глубокой эвтектической точкой и наличием сложных интерметаллических фаз. На основании имеющихся экспериментов выделяют две большие группы сплавов, склонных к аморфизации. К первой относят системы металл — металлоид (М—MT) или металл — полупроводник (М—ПМ), ко второй металл — металл (М—М). Первая группа сплавов строится на основе металлов — Fe, Ni, Co, Pd, Mn, Au и металлоидных или полупроводниковых элементов — В, С, Р, Si, Ge, атомное содержание которых находится обычно в пределах 15—25 %. Фазовыми составляющими эвтектики являются чистый металл (твердый раствор на его основе) и интерметаллические соединения, конгруэнтно и неконгруэнтно плавящиеся, типа Fe2B, Fe2P, Ni2B, Ni3B, Pd2Si. Аморфные состояния можно получить и в простой эвтектической системе, если велика разница между эвтектической температурой Tэв и температурами плавления компонентов (например, в Au—Si Тн = 1063; 1410 °С, Тэв = 370 °С). Добавление третьего элемента способствует более легкой аморфизации, например, для сплава Fe80P13C7. В процессе кристаллизации аморфных состояний во многих случаях сначала выделяются метастабильные фазы, например в системе Fe—B — фаза Fe3B. Вторую группу аморфизующихся сплавов составляют двухкомпонентные системы: а) простых металлов (Mg—Zn, Ca—Mg, Ca—Zn, Ca—Al, Mg—Cu); б) простых металлов с переходными (Ti—Be, Zr—Be, Ti—Si); в) простых металлов с редкоземельными (La—Al, La—Ga и др.); г) переходных металлов с редкоземельными (Gd—Co, Tb—Fe). Ко второй группе сплавов относятся также сплавы переходных металлов — Fe—Zr, Cu—Zr, Pd—Zr, Ni—Nb и др. Характерно, что аморфные состояния во второй группе сплавов могут быть образованы в широкой области концентраций обоих компонентов. Фазовыми составляющими эвтектики здесь являются, как правило, чистые компоненты и интерметаллические соединения со сложными кристаллическими ячейками. При изучении склонности металлических систем к образованию аморфных состояний (AMC) выделяют три группы физико-химических факторов: особенности эвтектических диаграмм состояния; физико-химические свойства компонентов (размеры атомов, валентности, разница в электроотрицательностях, положение элемента в периодической системе); особенности образующихся интерметаллических фаз. Эти вопросы наиболее широко обсуждаются с термодинамических позиций с привлечением данных о макроскопических характеристиках системы (температура стеклования Tg, теплота образования аморфных сплавов, приведенная температура плавления и переохлаждения и др.), вводится также электронный критерий аморфизации и делаются попытки учесть модельные представления о структуре расплавов, в частности модель икосаэдрической координации атомов. |
