На сайте 100500 рефератов в 150 категориях	Искать реферат
Рефераты на 5 с плюсом С нашим сайтом написать реферат проще простого

Размещение атомов в сплавах

Категория: Физика, Астрономия

версия для печати

Страница: [1] [2] [3] [4] [5] [6]

Образцы облучались на линейном ускорителе электронов Илу-6. Температура образцов во время облучения контролировалась с помощью термопары и не превышала 60оС (в этом случае усиление диффузии за счет температуры незначительно). Облучение проходило при следующих условиях: энергия пучка 1.5 МэВ, плотность 5 * 1013 ел/см2 * с, ток 3 мА. Для облучениябыли выбраны флюенса 2 * 1017, 1018, 1.5 * 1018 е/см2, соответствующих экстремальным или наиболее характерным точкам изменения электросопротивления.

Рисунок 4. Схема установки для термообработки образцов.

3. Ход эксперимента.

3.1 Приготовление образцов.

Для измерения электросопротивления образцы были прокачены на валках заготовок толщиной 1 мм дофольги 0.12 мм с промежуточным отжигом при температуре Т = 300оС. Из фольги были вырезаны целые образцы со токовыми и потенциометрическим контактами.

При последующей термообработке геометрия образцов не менялась и об изменении их свойств судили по изменению электросопротивления. Отжиг образцов перед закалкой проводился в течение 10 минут с шагом по температуре30о. Образцы закалялись в 10% растворе NaOH (поскольку так обеспечивается наибольшая скорость закалки). Для исследования были взяты 3 партии образцов: отожженная при 850оС со скоростью охлаждения не более 2оС в минуту (в дальнейшем — отожженная); закаленные от температуры 350оС; деформированы.

3.2 Результаты исследований сплава AgZnметодом электросопротивления

Имея в распоряжении образцы с тремя выходными состояниями (деформация, отжиг, закалка) были построены зависимости относительного изменения электросопротивления (R / R = (Rобробкы-Rвидпалу) / Rвидпалу от температуры закалки, т.е. изохроны. За начальный состояние принимался состояние отожженного образца сплава AgZn. Поскольку деформированное состояние предшествуетотожженном, то исходной точкой для него на оси (R / R была та, которая соответствовала бы относительному изменению электросопротивления при отжиге деформированных образцов. Этот эффект для сплавов Ag-10 aт.% Zn и Ag-20 ат.% Zn составляет приблизительно 12% и 10% соответственно. Как видно из рис.5 — рис.6 эффект закаливания отожженных образцов (1% и одинаковый для сплавов обеих концентраций.

Нарисунке приведены изменения электросопротивления при закалке от 70оС с интервалом 30оС. Измеренные значения электросопротивления усреднялись и на графике приведены средние значения эффектов смены электроопору. Погрешность в измерении не превышает 0,03%. Образцы при температурах, от которых происходило закаливание, выдерживались 10 минут. Видно, что при закалке от низкихтемператур для закаленных от 350оС образцов в поведении (R / R (T) наблюдается некоторый минимум, что соответствует интервалу 100-140оС. Для сплава Ag −10 ат.% Zn не менее выразителен и немного смещен в сторону больших температур. В поведении отожженных от 350оС образцов изменение (R / R до температур (150оС никаких изменений не наблюдается. Далее рост электросопротивленияне имеет монотонного характера, а проходит через локальный минимум, что тоже является более резко выраженным для сплава Ag-20 ат.% Zn. К тому же он соответствует меньшей температуре 380оС, а не 420оС, как для Ag-10 ат.% Zn. Как видно из рисунков 5-6, кривые отжига и закалки почти совпадают при температурах выше 250-300оС. Для сплава Ag-10 ат.% Zn это касаетсяи деформированного образца, а для Ag-20 ат.% Zn это совпадение лежит за пределами 420оС. Далее поведение ((Тзагарт) подобная для сплавов обеих концентраций: это резкий высокий максимум, что соответствует температуре Т = 460оС.

Деформация приводит к значительному росту электросопротивления (на 12% для Аg-10 ат.% Zn и на 17% для Ag-20 ат.% Zn при одинаковой степени деформации).При изохронного отжиге деформированных образцов до 180оС электросопротивление меняется мало. Начиная от 200оС наблюдаем резкое изменение. Температура 200оС соответствует стадии рекристаллизации. При температурах 250-320оС наблюдается замедление уменьшения сопротивления. В том же интервале в отожженном сплава наблюдается рост сопротивления.

На рис. 8 представленызависимости относительного изменения электросопротивления от флюенса для сплавов Ag 10 и 20 ат.% Zn (кривые 1 и 2 соответственно). Эти зависимости имеют немонотонный характер. Минимум электросопротивления достигается при флюенса 5×1017 е/см2 и является более глубоким для сплава Ag-20 ат.% Zn.

3.3 Обсуждение результатов.

Общей особенностью кривых зависимости и изменения электросопротивленияот температуры закалки является то, что они имеют немонотонный характер независимо от исходного состояния. Немонотонный характер имеют и кривые, отражающие изменение электросопротивления при электронном облучении.

Рентгеноструктурные исследования образцов показали, что они представляют собой макроскопически однородный твердый раствор — на дифрактограммах наблюдаютсятолько рефлексы x03B1-твердого раствора, который имеет ГЦК-структуру.

Кроме этого, обращает на себя внимание тот факт, что во-первых, при температурах выше 400оС электросопротивление образцов данной концентрации становится одинаковым для всех выходных состояний. Во-вторых, электросопротивление закаленного образца после цикла загартувань в режиме изохронного отжига возвращается к своемуначального значения при закалке от соответствующей температуры.

Изложенные факты позволяют утверждать, что изменение электросопротивления связана с изменением состояния близкого благоустройства в образцах, которые исследуются. Наиболее розупорядкованим можно считать состояние, соответствующее деформированном образце. При отжиге этого образца — повышение степениблизкого благоустройства, наблюдается уменьшение электрического сопротивления. При повышении температуры закалки также наблюдается увеличение электрического сопротивления, что можно было бы связать с температурным разупорядочение. Но, начиная с температур (350оС сопротивление начинает уменьшаться.

Такой ход зависимости электросопротивления от температуры закалкине может быть объяснен с точки зрения однородного ближнего упорядочения, поскольку при однородном упорядочении увеличение электросопротивления при температурном разупорядочение должно было бы продолжаться монотонно до полного разупорядочения.

Для объяснения хода зависимости электросопротивления от температуры закалки необходимо сделать предположение,что изменение температуры закалки сопровождается как минимум двумя процессами. Один из них связан с диффузией атомов на расстояния порядка межатомного и отвечает за степень ближнего упорядочения по определенному типу. Другой отвечает за перегруппировки атомов на больших расстояниях и связан с изменением типа ближнего упорядочения.

Система Ag-Znпо диаграмме состояний похожа на системы Cu-Al, Ag-Al, в которых наблюдались два типа ближнего упорядочения. Температурные области существования различных типов ближнего упорядочения коррелируют с температурой фазового превращения в соседних с твердым раствором областях при больших концентрациях второго компонента. Поэтому типы ближнего упорядочения можно обозначитьтвердых растворов он заканчивается образованием микрообластей, упорядоченных по типу соответствующей фазы. Последняя стадия процесса наблюдается в твердых растворах Cu-Al с концентрацией Al 15 и 17 ат.% В области комнатных температур (граница растворимости 18.2 ат .%).< br>
Близкое упорядочения при комнатных температурах имеет свои особенности, связанныес замедлением кинетики процесса. При медленном охлаждении отожженного образца в нем фиксируется состояние, которое соответствует более высокой (100-150оС) комнатной температуры, и образец остается в неравновесном состоянии еще долгое время по

Рисунок 5. Изохроны закалки. 1 — отжиг, 2 — закалка, 3 — деформация.

Рисунок 6. Изохроны закалки.1 — отжиг, 2 — закалка, 3 — деформация.

Рисунок 7. Изохроны закалки. 1 — отжиг, 2 — закалка.

Рисунок 8. Зависимость остаточного электросопротивления от флюенса.

Отношении времени эксперимента. Изменение электрического сопротивления для закаленного образца в интервале температур 100-150оС (рис. 7, кривая 2), которая связана с перестройкойтипа ближнего упорядочения из высокотемпературного на низкотемпературный, ускоряется за счет ухода на стоки закаленных (неравновесных) вакансий.

Углубить процессы преобразования при комнатных температурах возможно введением неравновесных точечных дефектов, например, за счет облучения ускоренными электронами. Действительно (рис. 8),при облучении образцов обеих концентраций флюенса 2×1017 и 5×1017 е/см2 наблюдается дальнейшее уменьшение электросопротивления. При этом эффект изменения электросопротивления при облучении оказывается большим для образцов Ag-20 ат.% Zn. Это можно объяснить большей концентрацией атомов Zn и, как следствие, большей степенью благоустройства по низкотемпературным типом. Применьшей концентрации Zn эффективный путь для образования соответствующих концентрационных неоднородностей должен быть большим, и, следовательно, время достижения минимума электросопротивления должен быть большим. То есть минимум должен появиться при несколько больших флюенса. К сожалению, за технических трудностей, однозначно установить этот факт не удалось.

Дальнейший рост электросопротивленияпри увеличении флюенса можно объяснить развитием областей, упорядочиваются по типу низькоконцентрацийнои фазы. Это приводит к увеличению внутренних напряжений и, возможно, частичной потери когерентности границ.

Параллельно исследованиям изменения электросопротивления проводились исследования рентгеноструктурным методом. Были исследованы образцы: 1) отожженнойпри 300оС в течение 4 часов, 2) закаленные от 300оС, 3) облученные флюенса 2 * 1017, 1018, 1.5 * 1018 е/см2, состояние которых соответствует экстремальным или наиболее характерным точкам изменения электросопротивления.

Анализ параметров ближнего порядка для закаленных образцов от температуры 300оС свидетельствует о максимальная степень упорядочения по типу L12.Як показалрасчет параметров Каули, знакочергування для первых четырех координационных сфер (-,+,-,+), а также величина параметра для первой координационной сферы указывают на упорядочение по типу L12. Если сплав имеет однородный близкий порядок, с понижением температуры степень благоустройства должно увеличиваться. В нашем случае при уменьшении температуры степеньупорядочения уменьшается. Поэтому можем говорить, что сплав AgZn имеет неоднородный близкий порядок. Возможно, это связано с образованием в сплавах областей, обедненных Zn и областей, обогащенных Zn, благодаря тому, что Zn является пидрозмирним и более подвижным элементом сплава.

Расчет параметров ближнего порядка, если смотреть на величину параметра на первыйкоординационной сфере для сплавов Ag-10 ат.% Zn и Ag-20% Zn, облученных флюенсом 2 * 1017 е/см2, 1018 е/см2, говорит о еще большее уменьшение упорядочения по типу L12 и появления благоустройства по новому типу. Области обогащены Zn, обогащаются еще больше благодаря радиационно-стимулированные диффузии. Следует отметить, что для сплавов Ag-20% Zn процессы идут быстрее,чем в случае со сплавом Ag-10 ат.% Zn.

Страница: [1] [2] [3] [4] [5] [6]

версия для печати