1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования
  4. № 8, 2023

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2023, № 8, стр. 98-106

Свободный объем в аморфных сплавах и его изменение при внешних воздействиях

Г. Е. Абросимова a, *, А. С. Аронин a, **

a Институт физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна РАН
142432 Черноголовка, Россия

* E-mail: gea@issp.ac.ru
** E-mail: aronin@issp.ac.ru

Поступила в редакцию 17.11.2022
После доработки 25.01.2023
Принята к публикации 25.01.2023

Аннотация

Рассмотрено влияние избыточного свободного объема на структуру и кристаллизацию аморфных металлических сплавов. Его изменение является важной характеристикой таких сплавов. Приведены изменения свободного объема при структурной релаксации, вылеживании, термообработке, деформации, облучении. Показано, что доля избыточного свободного объема в материале зависит от состава сплава и условий его получения и изменяется при различных внешних воздействиях, которые могут способствовать как уменьшению, так и увеличению доли. Повышенная доля избыточного свободного объема влияет на физические свойства, эволюцию структуры, а также способствует ускорению кристаллизации аморфной фазы. Возможность управлять долей свободного объема в образце открывает новые пути управления структурой и, как следствие, свойствами материалов.

Ключевые слова: аморфные сплавы, свободный объем, структурная релаксация, деформация, кристаллизация.

Список литературы

  1. Willens R.H., Klement W., Duwez P. // J. Appl. Phys. 1960. V. 31 P. 1136. https://doi.org/10.1063/1.1735777

  2. Trexler M.M., Thadhani N.N. // Prog. Mater. Sci. 2010. V. 55. P. 759. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2010.04.002

  3. Hasani S., Rezaei-Shahreza P., Seifoddini A., Hakimi M. // J. Non-Cryst. Solids. 2018. V. 497. P. 40. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2018.05.021

  4. Cohen M.H.,Turnbull D. // J. Chem. Phys. 1959. V. 31. P. 1164.

  5. Doolittle A.K. // J. Appl. Phys. 1951. V. 22. P. 1471.

  6. Turnbull D., Cohen M.H. // J. Chem. Phys. 1961. V. 34. P. 120.

  7. Cohen M.H., Grest G.S. // Phys. Rev. B. 1979. V. 20. P. 1077.

  8. Wen P., Tang M.B., Pan M.X., Zhao D.Q., Zhang Z., Wang W.H. // Phys. Rev. B. 2003. V. 67. P. 212201.

  9. Haruyama O., Inoue A. // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 88. P. 131906.

  10. Yavari A.R., Moulec A.L., Inoue A., Nishiyama N., Lupu N., Matsubara E., Botta W.J., Vaughan G., Michiel M.D., Kvick Å. // Acta Mater. 2005. V. 53. P. 1611.

  11. Rätzke K., Hüppe P.W., Faupel F. // Phys. Rev. Lett. 1992. V. 68. P. 2347.

  12. Dmowski W., Iwashita T., Chuang C. P., Almer J., Egami T. // Phys. Rev. Lett. 2010. V. 105. P. 205502.

  13. Ramachandrarao P., Cantor B., Cahn R.W. // J. Non-Crystal. Solids. 1977. V. 24. P.109.

  14. Cohen M.H., Grest G.S. // Phys. Rev. B 1979. V. 20. P. 1077.

  15. Chen S., Xu D., Zhang H., Chen H., Liu Y., Liang T., Yin Z., Jiang Sh.,Yang K., Zeng J., Lou H., Zeng Zh., Zeng Q. // Phys. Rev. B. 2022. V. 105. P. 144201. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.105.144201

  16. Ramachandrarao P., Cantor B., Cahn R.W. // J. Mater. Sci. 1977. V. 12. P. 2488.

  17. Cahn R.W. Rapid Solidification Processing: Principles and Technologies / Eds. R. Mehrabian et al. LA: Clattor’s Baton Rouge, 1978.

  18. Chen L.Y., Fu Z.D., Zhang G.Q., Hao X.P., Jiang Q.K., Wang X.D., Cao Q.P., Franz H., Liu Y.G., Xie H.S., Zhang S.L., Wang B.Y., Zeng Y.W., Jiang J.Z. // Phys. Rev. Lett. 2008. V. 100. P. 075501.

  19. Murali P., Ramamurty U. // Acta Mater. 2005. V. 53. P. 1467.

  20. Ketov S.V., Sun Y.H., Nachum S., Lu Z., Checchi A., Beraldin A.R., Bai H.Y., Wang W.H., Louzguine-Luzgin D.V., Carpenter M.A. // Nature. 2015. V. 524. P. 200.

  21. Abrosimova G., Volkov N., Pershina E., Tran Van Tuan, Aronin A. // J. Non-Cryst. Solids. 2019. V. 528. P. 119751. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2019.119751

  22. Taub A.I., Spaepen F. // Acta Metall. 1980. V. 28. P. 1781.

  23. Ruitenberg G., Hey P.D., Sommer F., Sietsma J. // Phys. Rev. Lett. 1997. V. 79. P. 4830.

  24. Xu Y., Fang J., Gleiter H., Horst H., Li J. // Scr. Mater. 2010. V. 62. P. 674.

  25. Slipenyuk A., Eckert J. // Scr. Mater. 2004 V. 50. P. 39.

  26. Launey M.E., Kruzic J.J., Li C., Busch R. // Appl. Phys. Lett. 2007. V. 91. P. 051913.

  27. Egami T. // Mat. Res. Bull. 1978. V. 13. P. 557.

  28. Liebermann H.H., Graham C.D., Flanders P.J., Jr. // IEEE Trans. Mag. 1977. V. MAG-13. P. 1541.

  29. Williams R., Egami T. // IEEE Trans. Mag. 1976. V. MAG-12. P. 927.

  30. Egami T. // J. Am. Ceram. Soc. 1977. V. 60. P. 128.

  31. Chen H.S., Leamy H.J., Barmatz M. // J. Non-Cryst. Solids. 1970. V. 5. P. 444.

  32. Soshiroda T., Koiwa M., Masumoto T. // J. Non-Cryst. Solids. 1976. V. 21. P. 688.

  33. Berry B.S., Pritchet W.C. // Phys. Rev. Lett. 1975. V. 34. P. 1022.

  34. Chou C.-P.P., Turnbull D. // J. Non-Cryst. Solids. 1975. V. 17. P. 169.

  35. Gunderov D., Astanin V., Churakova A., Sitdikov V., Ubyivovk E., Islamov A., Jing Tao Wang // Metals. 2020. V. 10. P. 1433. https://doi.org/10.3390/met10111433

  36. Nishiyama N., Horino M., Inoue A. // Mater. Trans JIM. 2000. V. 41. № 11. P. 1432. https://doi.org/10.2320/matertrans1989.41.1432

  37. Chen H.S. // J. Appl. Phys. 1978. V. 49. P. 3289. https://doi.org/10.1063/1.325279

  38. Meng F., Tsuchiya K., Seiichiro I.I., Yokoyama Y. // Appl. Phys. Lett. 2012. V. 101. № 12. P. 121914. https://doi.org/10.1063/1.4753998

  39. Boltynjuk E., Gunderov D., Ubyivovk E., Monclús M., Yang L., Molina-Aldareguia J., Tyurin A., Kilmametov A., Churakova A., Churyumov A. // J. Alloys Compd. 2018. V. 747. P. 595. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.03.018

  40. Aronin A.S., Louzguine-Luzgin D.V. // Mechan. Mater. 2017. V. 113. № 10. P. 19. https://doi.org/10.1016/j.mechmat.2017.07.007

  41. Mironchuk B., Abrosimova G., Bozhko S., Pershina E., Aronin A. // J. Non-Crystal. Solids. 2022. V. 571. P. 121279. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2021.121279

  42. Li Q.-K., Li M. // Mater.Trans. 2007. V. 48. № 7. P. 1816. doi: 102320/matertrans.MJ200875

  43. Jiang W.H., Atzmon M. // Acta Mater. 2003. V. 51. № 14. P. 4095. https://doi.org/10.1016/S1359-6454(03)00229-5

  44. Maaß R., Birckigt P., Borchers C., Samwer K., Volkert C.A. // Acta Mater. 2015. V. 98. P. 94. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.06.062

  45. Greer A.L., Cheng Y.Q., Ma E. // Mater. Sci. Eng. R. 2013. V. 74. № 4. P. 71. https://doi.org/10.1016/j.mser.2013.04.001

  46. Rösner H., Peterlechner M., Kübel Ch., Schmidt V., Wilde G. // Ultramicroscopy. 2014. V. 142. № 7. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2014.03.006

  47. Schmidt V., Rösner H., Peterlechler M., Wilde G. // Phys. Rev. Lett. 2015. V. 115. № 7. P. 035501. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.035501

  48. Абросимова Г.Е., Матвеев Д.В., Аронин А.С. // УФН. 2022. Т. 192. № 3. P. 247. https://doi.org/10.3367/UFNr.2021.04.038974

  49. Gunderov D., Astanin V., Churakova A., Sitdikov V., Ubyivovk E., Islamov A., Wang J.T. // Metals. 2020. V. 10. № 11. P. 1433. https://doi.org/10.3390/met10111433

  50. Chen Y.M., Ohkubo T., Mukai T., Hono K. // J. Mater. Res. 2009. V. 24. P. 1. https://doi.org/10.1557/jmr.2009.0001

  51. He J., Kaban I., Mattern N., Song K., Sun B., Zhao J., Kim D. H., Eckert J., Greer A.L. // Sci. Rep. 2016. V. 6. P. 25832. https://doi.org/10.1038/srep25832

  52. Liu C., Roddatis V., Kenesei P., Maaß R. // Acta Mater. 2017. V. 140. P. 206. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2017.08.032

  53. Chen Z.Q., Huang L., Wang F., Huang P., Lu T.J., Xu K.W. // Mater. Design. 2016. V. 109. P. 179. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2016.07.069

  54. Abrosimova G., Chirkova V., Pershina E., Volkov N., Sholin I., Aronin A. // Metals. 2022. V. 12. P. 332. https://doi.org/10.3390/met12020332

  55. Cremaschi V., Arcondo B., Sirkin H., Vazquez M., Asenjo A., Garcia J.M., Abrosimova G., Aronin A. // J. Mater. Res. 2000. V. 15. № 9. P. 1936. https://doi.org/10.1557/JMR.2000.0279

  56. Abrosimova G.E., Aronin A.S., Kir’janov Yu.V., Matveev D.V., Zver’kova I.I., Molokanov V.V., Pan S., Slipenyuk A. // J. Mater. Sci. 2001. V. 36. № 16. P. 3933.

  57. Abrosimova G., Matveev D., Pershina E., Aronin A. // Mater. Lett. 2016. V. 183. P. 131. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2016.07.053

  58. Abrosimova G., Aronin A. // Mater. Lett. 2017. V. 206. P. 64. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2017.06.098

  59. Абросимова Г.Е., Аронин А.С. // ФТТ. 2017. Т. 59. Вып. 11. С. 2227.

  60. Hirata A., Guan P., Fujita T., Hirotsu Y., Inoue A., Yavary A., Sakurai T., Chen M. // Nature Mater. 2011. V. 10. P. 28. https://doi.org/10.1038/nmat2897

  61. Abrosimova G., Aronin A., Budchenko A. // Mater. Lett. 2015. V. 139. P. 194. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2014.10.076

  62. Abrosimova G.E., Aronin A.S. // Int. J. Rapid Solidif. 1991. V. 6. P. 29.

  63. Абросимова Г.Е., Аронин А.С., Волков Н.А. // ФТТ. 2019. Т. 61. С. 1352.

  64. Volkov N., Abrosimova G., Aronin A. // Mater. Lett. 2019. V. 265. P. 127431. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2020.127431

  65. Абросимова Г.Е. // УФН. 2011. Т. 181. № 12. С. 1265. https://doi.org/10.3367/UFNr.0181.201112b.1265

  66. Doi K. // J. Non-Cryst. Solids 1979. V. 34. P. 405.

  67. Gerling R. // Scripta Met. 1982. V. 16. P. 963.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал