Некристаллическая твердая фаза соответствует предельному состоянию метастабильного твердого тела и может быть получена различными путями, включая затвердевание из жидкой или газовой фазы, химическое осаждение из раствора или электролита, а также облучение кристаллического материала высокоэнергетическими ионами или нейтронами. Некристаллическое твердое тело, полученное непрерывным охлаждением из жидкости, известно как стекло или аморфное твердое тело. Аморфизация расплава требует, чтобы он был охлажден с достаточно большой скоростью для того, чтобы предотвратить протекание процесса кристаллизации, в результате чего «замораживается» разупорядоченная конфигурация атомов. Стеклование легко реализуется в некоторых широко известных классах неметаллических материалов (силикаты, органические полимеры). В этих материалах природа межатомных связей накладывает некоторые ограничения на скорость, с которой необходимо осуществить атомные или молекулярные перестройки для образования термодинамически равновесного состояния при охлаждении. Таким образом, расплав может перейти в стекло даже при малых скоростях охлаждения (< 102 К/с).
Металлические расплавы наоборот не обладают направленными связями, и атомные перестройки в них осуществляются очень быстро даже при больших степенях охлаждения ниже равновесной температуры замерзания. Итак, очень высокие скорости охлаждения (> 105 К/с) могут в принципе привести к образованию аморфного состояния сплава. Первые аморфные сплавы были получены путем непрерывного охлаждения расплава Клементом, Вилленсом и Дювецом в 1960 г. Хотя полученный ими аморфный сплав Аu – 25 % (ат.) Si был изготовлен в очень малом количестве и оказался нестабильным при комнатной температуре, это событие сыграло важную роль в создании новой области физики металлов и физики стеклообразного состояния. Последующие работы показали, что аморфные металлические фазы могут быть получены при скоростях охлаждения 106 К/с или ниже в большом числе многокомпонентных систем, но в ограниченных концентрационных интервалах. Некоторые из аморфных сплавов обладают хорошими магнитными и механическими свойствами и отличным сопротивлением коррозии. Эти свойства стимулировали широкий научный поиск, и наряду с прогрессом в получении аморфных сплавов в виде непрерывной тонкой ленты, имеются заметные успехи в промышленном использовании материалов этого нового класса. Толщина ленточных образцов аморфных сплавав ограничена, к сожалению, величиной 80 мкм, поскольку существует высокая критическая скорость охлаждения Тс для получения аморфного состояния.
При расплавлении металла или сплава расположение атомов в виде трехмерной решетки, т. е. дальний порядок, разрушается, и в жидкости атомы колеблются вокруг позиций, которые постоянно и быстро взаимно перераспределяются. При плавлении кристаллическая и жидкая фазы находятся в равновесии, и для чистых металлов объем, энтальпия и энтропия претерпевают скачкообразное изменение: энтальпия и энтропия возрастают, а объем уменьшается за исключением тех случаев, когда упаковка кристаллической решетки является довольно рыхлой, как, например, в полуметаллах. Жидкость при температурах выше точки кристаллизации находится в состоянии внутреннего равновесия, и ее структура и свойства не зависят от термической предыстории. Она характеризуется неспособностью сопротивляться сдвиговым напряжениям.
Для металлических расплавов характерна высокая текучесть, обусловленная не направленностью металлической связи, тогда как расплавленные силикаты, бораты и другие подобные им вещества, в которых межатомное взаимодействие имеет ковалентный характер, отличаются очень низкой текучестью или, другими словами, высокой вязкостью.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.