‘≥зика > ≈ксперемент з досл≥дженн¤ сплаву AqZn

≈ксперемент з досл≥дженн¤ сплаву AqZn

«м≥ст

¬ступЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ...2

ќгл¤д л≥тературиЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ..3

«агальн≥ у¤вленн¤ про ближн≥й пор¤докЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ...3

¬плив упор¤дкуванн¤ атом≥в на електрооп≥р сплав≥вЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ..8

¬плив опром≥ненн¤ швидкими частинками на впор¤дкуванн¤ сплав≥вЕЕЕ.9

ƒ≥аграма стану Ag-ZnЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ11

2. ћетодика експериментуЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ..14

2.1 ћетод електроопоруЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ..14

2.2 “ермообробка зразк≥вЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ17

2.3 ќпром≥ненн¤ зразк≥вЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ..17

3.’≥д експериментуЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ..19

ѕриготуванн¤ зразк≥вЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ19

–езультати досл≥джень сплаву AgZn методом електроопоруЕЕЕЕЕЕ...19

ќбговоренн¤ результат≥вЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ...26

4. ¬исновкиЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ...28

5. ѕерел≥к посиланьЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ.29

¬ступ.

„исленн≥ експериментальн≥ досл≥дженн¤ довели, що пор¤док в розм≥щенн≥ атом≥в у сплавах ≥стотно впливаЇ на њх властивост≥. ѕри впор¤дкуванн≥ спостер≥гаютьс¤ вагом≥ зм≥ни магн≥тних, електричних та ≥нших властивостей сплав≥в. “ому ¤к експериментальне, так ≥ теоретичне вивченн¤ впор¤дкуванн¤ атом≥в та його впливу на властивост≥ сплав≥в маЇ великий практичний ≥нтерес дл¤ отриманн¤ матер≥ал≥в з потр≥бними властивост¤ми. ≤снуванн¤ ближнього пор¤дку обумовлено фундаментальними особливост¤ми атомноњ, електронноњ та сп≥новоњ структур, ≥ тому дан≥ про ближн≥й пор¤док можуть бути використан≥ дл¤ вивченн¤ характеру ≥ природи м≥жатомних взаЇмод≥й в кристалах, та повТ¤заних з ними особливостей сплав≥в. ÷≥ дан≥ можуть бути отриман≥ на основ≥ комплексних досл≥джень, а саме досл≥джень к≥нетики встановленн¤ ближнього пор¤дку, повед≥нки сплав≥в п≥сл¤ деформац≥њ, в≥дпалу, гартуванн¤, опром≥ненн¤ та ≥нших вид≥в обробок. ¬икористовуючи цю ≥нформац≥ю, а також вар≥юючи склад, концентрац≥ю, температуру та ≥нш≥ фактори, можна д≥стати певн≥ у¤вленн¤ про тип ближнього пор¤дку, про пр≥оритети та тенденц≥њ в розм≥щенн≥ атом≥в дл¤ певного виду сплав≥в.

—плави на основ≥ благородних метал≥в вже не один раз використовувались дл¤ перев≥рки р≥зних моделей, теор≥й твердих розчин≥в та атомного впор¤дкуванн¤. ÷≥кав≥сть до сплаву Ag-Zn обумовлена к≥лькома причинами. Ќезважаючи на те, що ц¤ система в≥дома досить давно [1] та багато параметр≥в дл¤ нењ Ї визначеними, все ж цього недостатньо, оск≥льки, наприклад, параметри ближнього пор¤дку визначались лише дл¤ одиничних концентрац≥й. ƒо того ж в≥домостей про особливост≥ a-, x- фаз недостатньо дл¤ у¤вленн¤ ч≥ткоњ картини процес≥в близького впор¤дкуванн¤ в межах досл≥джуваних концентрац≥й. Ќе менш ц≥кавим Ї ≥ практичне застосуванн¤ сплаву. Ќайб≥льш широко сплави з ср≥бла застосовують у виробництв≥ припоњв. —р≥бн≥ припоњ в б≥льшост≥ м≥ст¤ть в ¤кост≥ легуючих дом≥шок Cu, Zn, Cd, ≥ застосовуютьс¤ в реактивн≥й техн≥ц≥ та л≥такобуд≥вництв≥ (необх≥дне поЇднанн¤ короз≥йноњ ст≥йкост≥, м≥цност≥ при високих температурах та в≥брост≥йкост≥). —р≥бно-цинков≥ елементи в 5-6 раз≥в легше звичайних, ¤к≥ використовуютьс¤ в акумул¤торах реактивних л≥так≥в, керованих снар¤дах, торпедах [2].  р≥м цього в≥домо, що с≥рчан≥ сполуки провокують короз≥ю ср≥бла. ѕотускн≥нн¤ та втрата в≥дбиваючоњ здатност≥ в пов≥тр≥ повТ¤зан≥ з на¤вн≥стю с≥рчаних сполук (пор¤д з вологою та киснем) та утворенн¤м пл≥вки Ag2S. ѕ≥двищенн¤ ст≥йкост≥ до потускн≥нн¤ дос¤гаЇтьс¤ введенн¤м Zn, Pb, Cd [2]. “акож був в≥дкритий ефект памТ¤т≥ форми дл¤ сплаву Ag Ц 38 ат. % Zn [3]. ќтже, сплав представл¤Ї не т≥льки теоретичний ≥нтерес з точки зору внутр≥шньоњ будови, але й маЇ широке застосуванн¤.

¬ робот≥ дл¤ анал≥зу структурних зм≥н використовуЇтьс¤ метод електроопору. ѕор¤д з ≥ншими методами (рентген≥вськ≥, м≥кроскоп≥чн≥) Ц це один з найчутлив≥ших. ¬ той же час в≥н пор≥вн¤но простий, не потребуЇ складних методик. ќднак ч≥ткий однозначний звТ¤зок м≥ж зм≥ною електроопору та внутр≥шн≥ми перетворенн¤ми структури сплаву ще й дос≥ не встановлений, ≥ дл¤ кожного сплаву в≥н р≥зний. ƒо того ж в≥н суттЇво залежить в≥д умов вим≥рюванн¤ (наприклад, температури, тиску), складу та попередньоњ обробки сплаву. як в≥домо, д≥аграма сплаву Ї дещо наближеним в≥дображенн¤м границь ≥снуванн¤ твердих розчин≥в. ѕри нер≥вноважних процесах (швидке охолодженн¤) це особливо пом≥тно. “рапл¤Їтьс¤, що в сплав≥ немаЇ р≥зких границь м≥ж фазами, а фаза, що утворилас¤ поблизу ц≥Їњ границ≥, поступово приймаЇ характеристики сус≥дньоњ фази. ƒосл≥дженн¤ сплав≥в по вивченню ближнього пор¤дку може збагатити у¤вленн¤ про специф≥ку м≥жфазних переход≥в та ¤комога точн≥ше визначити област≥ ≥снуванн¤ твердих розчин≥в. ќпром≥ненн¤ ж Ї важливою складовою анал≥зу сплав≥в на ст≥йк≥сть утворених фаз, швидк≥сть њх утворенн¤, розпаду та ≥нш. ¬икористовуючи вплив опром≥ненн¤ на зм≥ну ступен¤ ближнього пор¤дку, можна отримати б≥льш детальну картину процес≥в дл¤ даного сплаву, що по сут≥ ≥ Ї метою роботи.

1. ќгл¤д л≥тератури.

”¤вленн¤ про ближн≥й пор¤док.

“еор≥¤ ближнього пор¤дку, ¤к ≥ теор≥¤ ¤вища упор¤дкуванн¤ в ц≥лому, на даний момент розгл¤даЇтьс¤ в чотирьох напр¤мках. ѕо-перше, це розгл¤д ближнього пор¤дку з структурноњ точки зору, що ви¤вл¤Ї структурн≥ характеристики локального розпод≥лу атом≥в, побудову твердих розчин≥в (в масштаб≥ м≥жатомних в≥дстаней) при на¤вност≥ в них неоднор≥дностей, пор≥вн¤них з розм≥рами атому. ƒругий напр¤мок Ц це встановленн¤ звТ¤зк≥в м≥ж параметрами (характеристиками) ближнього пор¤дку та енерг≥Їю впор¤дкуванн¤, що ввод¤ть ¤к параметр теор≥њ [4] Ц цей напр¤мок складаЇ статистична теор≥¤ ближнього пор¤дку. “рет≥й напр¤мок Ц теоретичний анал≥з фактор≥в, що привод¤ть до по¤ви ближнього пор¤дку, тобто анал≥з природи ¤вища ближнього пор¤дку. „етвертий напр¤м Ц це к≥нетика ближнього пор¤дку [4].

–озр≥зн¤ють два основних класи впор¤дкованого розм≥щенн¤ атом≥в в реш≥тц≥ твердих розчин≥в Ц дальн≥й ≥ ближн≥й пор¤док [5-6]. якщо кожна з п≥дреш≥ток в кристал≥чн≥й гратц≥ твердого розчину заповнюЇтьс¤ переважно атомами певного сорту, то виникаючий розпод≥л атом≥в називають дальн≥м пор¤дком. јле, ¤к показують численн≥ експерименти та р¤д теоретичних м≥ркувань, ступ≥нь ближнього пор¤дку не повн≥стю визначаЇ характер взаЇмного розташуванн¤ атом≥в р≥зного сорту по вузлам кристал≥чноњ гратки. ≈нерг≥¤ взаЇмод≥њ м≥ж атомами р≥зного сорту р≥зна, ≥ тому кожен атом намагаЇтьс¤ оточити себе атомами або ≥ншого сорту, або под≥бними. –≥зниц¤ в енерг≥њ м≥ж атомами р≥зного та одного сорту може стати причиною переважноњ локальноњ концентрац≥њ атом≥в того чи ≥ншого сорту, нав≥ть ¤кщо в твердому розчин≥ загалом не ≥снуЇ дальнього пор¤дку. “акий розпод≥л називають ближн≥м пор¤дком. јле част≥ше в реальних твердих розчинах не спостер≥гаЇтьс¤ чисто ближн≥й або дальн≥й пор¤док, тому ведуть мову про корел¤ц≥ю у взаЇмному розм≥щенн≥ атом≥в. Ћише в найпрост≥ших випадках ближн≥й пор¤док розповсюджуЇтьс¤ на 1-2 координац≥йн≥ сфери, част≥ше ц¤ корел¤ц≥¤ в≥дчуваЇтьс¤ ≥ на б≥льш далеких в≥дстан¤х. ƒл¤ к≥льк≥сноњ оц≥нки ступеню ближнього пор¤дку ввод¤ть де¤к≥ параметри, наприклад параметр  аул≥ α≥ = 1 Ц Ni/N CiCјC¬ = 1 Ц Pi/Cb , де Ni Ц число пар атом≥в ј ≥ ¬ (де ј ≥ ¬ Ц атоми двох сорт≥в), що знаход¤тьс¤ на в≥дстан≥ ri ; N CiCјC¬ Ц числа пар атом≥в ј ≥ ¬, ¤к≥ б знаходилис¤ на в≥дстан≥ ri при хаотичному розм≥щенн≥ њх по вузлам реш≥тки (N Ц загальна к≥льк≥сть атом≥в, —ј,—¬ Ц концентрац≥њ атом≥в сорту ј, ¬; —≥ Ц число вузл≥в на ≥-й координац≥йн≥й сфер≥, –≥ Ц ≥мов≥рн≥сть знаходженн¤ атому ¬ на в≥дстан≥ ri в≥д атому ј, що знаход¤тьс¤ в початку координат (усереднене по вс≥м атомам ≥-њ координац≥йноњ сфери значенн¤ ≥мов≥рност≥ знаходженн¤ атому ¬ б≥л¤ атому ј). « цього визначенн¤ параметр≥в ближнього пор¤дку випливаЇ, що α≥<0, ¤кщо найближч≥ сус≥ди Ц атоми ≥ншого сорту, та α≥>0, ¤кщо найближч≥ сус≥ди Ц атоми одного сорту. «нак α≥ дл¤ ≥=2,3,4,Е складним чином залежить в≥д параметра впор¤дкованого розм≥щенн¤ атом≥в.

«алежн≥сть параметр≥в α≥ в≥д рад≥усу координац≥йноњ сфери р≥зна дл¤ р≥зних тип≥в упор¤дкуванн¤, ≥ це даЇ можлив≥сть по вигл¤ду α(ri) визначити надструктуру, що Ї прототипом в≥дпов≥дного ближнього пор¤дку [4].

ќск≥льки характеристики ближнього пор¤дку не повТ¤зан≥ з розташуванн¤м атом≥в в структурно-неекв≥валентних м≥сц¤х гратки, то ближн≥й пор¤док може ≥снувати в будь-¤ких твердих розчинах при дов≥льн≥й концентрац≥њ елемент≥в.

ѕро можлив≥сть ≥снуванн¤ ближнього пор¤дку вже в≥домо досить давно [5, 8]. ¬ перших теор≥¤х дальнього пор¤дку вже були розрахунки та де¤к≥ м≥ркуванн¤ про ближн≥й пор¤док. Ѕезпосередн≥ вим≥ри параметр≥в ближнього пор¤дку по ≥нтенсивност≥ дифузного розс≥¤нн¤ рентген≥вських промен≥в почалис¤ дещо п≥зн≥ше [1, 7]. —початку њх було дуже небагато через велику к≥льк≥сть прецез≥йних вим≥р≥в та великого обТЇму розрахунк≥в. ѕерш≥ роботи в ц≥й област≥, здавалос¤, св≥дчили про те, що вс≥ ¤вища в≥дбуваютьс¤ у в≥дпов≥дност≥ до закон≥в класичноњ термодинам≥ки: вище точки  юр≥- урнакова в сплавах, що упор¤дковуютьс¤, спостер≥гаЇтьс¤ ближн≥й пор¤док, параметри ¤кого спадають ¤к 1/T з≥ зростанн¤м температури. ѕрипускалос¤, що ближн≥й пор¤док впливаЇ на ф≥зичн≥ властивост≥, при цьому цей вплив Ї аналог≥чним впливов≥ дальнього пор¤дку, але ви¤вл¤Ї себе не так сильно. Ќаприклад, при утворенн≥ ближнього пор¤дку повинн≥ спадати електрооп≥р, зростати характеристична температура, тощо. ƒумки про такий вплив ближнього пор¤дку на властивост≥ сплав≥в широко розповсюджен≥ ≥ зараз.

ѕобутуЇ думка, що ближн≥й пор¤док встановлюЇтьс¤ надзвичайно швидко через малу довжину дифуз≥йного шл¤ху, при цьому практично завжди мають справу з ближн≥м пор¤дком. ќднак в м≥ру зростанн¤ к≥лькост≥ роб≥т по вивченню ближнього пор¤дку, поступово зТ¤совуЇтьс¤, що ситуац≥¤ ви¤вл¤Їтьс¤ б≥льш складною, ≥ ¤кщо ≥менувати ближн≥м пор¤дком де¤кий розпод≥л атом≥в, що в≥др≥зн¤Їтьс¤ в≥д хаотичного в твердих розчинах, то потр≥бно не лише в≥др≥зн¤ти ближн≥й пор¤док та ближнЇ розшаруванн¤ (αJ>0), але й вести мову про структуру цього пор¤дку, тобто про можлив≥сть ≥снуванн¤ нер≥вном≥рного розпод≥лу по р≥зних напр¤мках у кристал≥, що визначаЇтьс¤ ¤к номером координац≥йноњ сфери та симетр≥Їю кристалу, так ≥ характером дефект≥в у зразку. —л≥д звернути увагу на те, що сплав в термодинам≥чн≥й р≥вноваз≥ фактично отримати так само важко, ¤к ≥ сплав, що не маЇ дефект≥в реш≥тки, а вс≥ дефекти реш≥тки ≥стотно впливають на ближн≥й пор¤док, його величину та структуру. “ому ≥нтерпретац≥¤ тих в≥домостей, що накопичен≥ на даний момент, ви¤вл¤Їтьс¤ вельми важкою. “ут варто зазначити, що багато висновк≥в про вплив ближнього пор¤дку на ф≥зичн≥ властивост≥, по сут≥ справи, отриман≥ з евристичних м≥ркувань, ≥ тлумаченн¤ результат≥в вим≥р≥в часто Ї дов≥льним, оск≥льки в багатьох випадках не мають можливост≥ паралельно досл≥джувати ф≥зичн≥ властивост≥ та ступ≥нь ближнього пор¤дку. ј дл¤ отриманн¤ однозначних висновк≥в про вплив ближнього пор¤дку на ф≥зичн≥ властивост≥ обовТ¤зково потр≥бн≥ паралельн≥ вим≥ри або на тих самих зразках, або на зразках, що пройшли однакову обробку.

1	2	3	4	5

Ќазва: ≈ксперемент з досл≥дженн¤ сплаву AqZn
ƒата публ≥кац≥њ: 2005-03-24 (1678 прочитано)