Особенности атомного строения металлических материалов в жидком и аморфном состояниях

Abstract

Методами рентгеноструктурного анализа и высокоразрешающей сканирующей туннельной микроскопии однозначно установлено, что в жидких и аморфных материалах основной структурной составляющей являются кристаллики (кристаллические кластеры) малого размера (20—40 Å). В жидкостях в объемах между кластерами содержатся атомные скопления, которые не влияют на формирование дифракционной картины, а влияют только на уровень интенсивности рассеяния. Это возможно только в том случае, когда все расстояния между атомами равновероятны, что характерно только для газа. В аморфных лентах, сразу после их получения спиннингованием расплавов вторая структурная составляющая отсутствует. В результате этого между кластерами образуются пустоты достаточно большого объема, в которые впоследствии попадают атомы окружающей среды. Если этот процесс сделать управляемым, мы получим еще один способ влияния на структуру, а, следовательно, и на физико-механические свойства материалов в аморфном и нанокристаллическом состояниях.

Методами рентґеноструктурної аналізи та сканівної тунельної мікроскопії високої роздільчої здатности визначено, що у рідких та аморфних матеріялах основною структурною складовою є кристалики (кристалічні кластери) малого розміру (20—40 Å). У рідині в об’ємах між кластерами знаходяться атомові скупчення, які не впливають на формування дифракційної картини, а впливають лише на рівень інтенсивности розсіяння. Це можливо лише у випадку, коли всі віддалі між атомами рівноймовірні, що характерно лише для газу. В аморфних стрічках відразу після їх виготовлення методою спінінгування розтопів друга структурна складова відсутня. У результаті цього між кластерами утворюються порожнини достатньо великого об’єму, куди в подальшому потрапляють атоми навколишнього середовища. Якщо цей процес зробити керованим, ми одержуємо ще один спосіб впливу на структуру і, відповідно, на фізико-механічні властивості матеріялів в аморфному та нанокристалічному станах.

Using the methods of x-ray diffraction and high-resolution scanning tunnelling microscopy, we revealed that the crystallites (crystal clusters) of the small size (20—40 Å) are main structural components in liquid and amorphous materials. The atomic agglomerations are located in volumes between clusters of liquid. They do not influence the formation of the diffraction pattern, but influence only the intensity of scattering. It is possible only in the case when all distances between atoms are equiprobable that is typical only for gas. In amorphous ribbons, immediately after their fabrication by the melt spinning, the second structural component is absent. As a result, sufficiently large cavities are formed between clusters, and atoms of environment get there subsequently. If we can make this process controllable, we will obtain one more way of influence on structure, hence, on physicomechanical properties of materials in amorphous and nanocrystalline states.