Общие положения о способах получения конденсированных систем, страница 20

Ионная имплантация.Широкий набор атомных примесей, которые могут быть внедрены в поверхностный слой многих материалов с помощью ионной имплантации, привлекает большое внимание к использованию этого метода для создания уникальных кристаллических и аморфных поверхностных слоев. Исследования структуры образцов, полученных методом имплантации, дали те же результаты, что и для сплавов аналогичного состава, произведенных обычными способами. Однако в случае имплантации сплавы могут быть получены в более широкой области композиций вопреки ограничениям, обусловленным равновесными фазовыми диаграммами. В то же время условия образования аморфных структур в случае использования метода имплантации и закалки из расплава близки. Анализ акта имплантации единичного атома как явления термического пика приводит к оценке эффективной скорости охлаждения ~10¹⁴ К/с. Ионную имплантацию следует считать методом модификации только поверхности потому, что внедряющийся ион теряет свою энергию в результате последовательных столкновений с атомами в поверхностном слое мишени. Следовательно, изменение свойств массивных образцов в результате одного воздействия с помощью ионной имплантации кажется маловероятным (за исключением тонких образцов).

Охлаждение путем расплескивания и осаждения капель расплава.Вероятно, самым первым методом закалки из расплава, который был использован с целью получения метастабильных кристаллических и аморфных материалов, является метод пушки Дювеца. В этом случае порция расплава выстреливается из специального ствола и попадает на подложку из материала с высокой теплопроводностью. Различные варианты этого метода, основанные на расплескивании порции жидкого металла на охлаждающей поверхности, предлагались впоследствии неоднократно. К ним относятся такие, например, как методы поршня и подложки, двух поршней, приводящие к быстрому распределению капли расплава в зазоре между двумя сталкивающимися поверхностями, в результате чего происходит быстрое охлаждение. Модификации первоначального метода двух поршней включают использование электромагнитного привода для увеличения импульса соударения поршней, а также ограничение минимальной величины зазора между поверхностями поршней для уменьшения механической деформации закаливаемой фольги. Замена обычно применяемой меди в качестве материала охлаждающих подложек алмазом приводит к дальнейшему улучшению условий охлаждения. Определенным преимуществом обладает метод закалки в области криогенных температур. В то же время использование горячей подложки способствует улучшению смачиваемости ее поверхности расплавом и тем самым повышению скорости охлаждения фольги. Метод электрической дуги и закалочного молота основан на применении дуги для плавления заготовки, помещенной на поверхности водоохлаждаемого пода дуговой печи, и последующего удара молота по слитку. Хотя фольги, получаемые всеми этими способами, обычно имеют неправильную форму и неоднородную толщину, самые тонкие участки их можно использовать в просвечивающей электронной микроскопии без дополнительного утонения.

Для приготовления быстрозакаленных образцов использовались также различные способы распыления расплава с последующим его осаждением. В одном из них расплав вводится в факел горячей плазмы, а быстрая закалка осуществляется в результате столкновения капель жидкого металла с подложкой из материала с высокой теплопроводностью. В другом варианте этого процесса струя плазмы соударяется с поверхностью вращающегося диска, что расширяет диапазон получаемых образцов. При использовании плазмы или другого способа распыления жидкого металла по существу в одной операции успешно сочетаются плавление, закалка и компактирование.

Производство порошка.Порошок – удобный материал для изготовления путем прессования деталей, форма которых близка к заданной. Были приложены значительные усилия для получения аморфных и микрокристаллических порошков, причем структура последних характеризуется малой величиной зерна, однородностью состава, повышенной фазовой стабильностью.