Исследование физико-механических свойств ленточных аморфных сплавов и полученных на их основе диэлектрических пленок состава SiOx тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Березнер Арсений Дмитриевич

• Березнер Арсений Дмитриевич
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Березнер Арсений Дмитриевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СТРУКТУРА И СВОЙСТВА АМОРФНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1 Структура металлических стекол и подходы к ее моделированию

1.2 Проблемы применимости традиционной квантовой теории к исследованию структуры и свойств аморфных металлических сплавов. Комбинированные модельные подходы

1.2.1 Модель свободного объема

1.2.2 Межузельная («гантельная») теория

1.2.3 Модели на основе расширенной неравновесной термодинамики

1.3 Исследование физико-механических свойств аморфных металлических сплавов

1.3.1 Механические свойства АМС и их исследование в условиях влияния различных факторов

1.3.2 Синтез и исследование свойств пленок на основе кремния

1.3.3 Магнитные свойства аморфных металлических сплавов

1.4 Постановка задачи исследования

ГЛАВА 2 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛЗУЧЕСТИ АМОРФНЫХ ЛЕНТ НА ОСНОВЕ КОБАЛЬТА В УСЛОВИЯХ РАЗЛИЧНЫХ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

2.1. Ползучесть в переменном температурном поле

2.2. Исследование неоднородной ползучести в переменном температурном поле

2.3. Влияние агрессивных сред на процесс ползучести АМС в переменном температурном поле

2.4. Ползучесть в постоянном температурном поле

2.5. Влияние электрического тока и потенциала на ползучесть АМС при

воздействии постоянной температуры

2

2.6. Выводы по главе

ГЛАВА 3 ПОЛУЧЕНИЕ АМОРФНЫХ ПЛЕНОК НА ОСНОВЕ КРЕМНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

3.1. Методика изготовления и приборная база

3.2. Исследование свойств пленок

3.3. Выводы по 3 главе

ГЛАВА 4 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ АМОРФНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ

4.1 Формулировка модельной основы исследований магнитных свойств аморфных металлических сплавов

4.2 Оценка применимости модельной основы к реальным магнитным процессам, протекающим в аморфных металлических сплавах

4.2.1 Исследование магнитных свойств АМС в исходном состоянии

4.2.2 Исследование магнитных свойств АМС прошедших предварительную обработку

4.3 Выводы по главе

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Аморфные металлические сплавы (АМС) или металлические стекла являются объектом непрерывных исследований с момента открытия существования ближнего межатомного порядка в металлах [1]. В настоящее время помимо фундаментальных исследований, направленных на установление различий между свойствами кристаллических и аморфных металлических сплавов, активно проводятся работы по внедрению нового вида материалов в технике. Большинство аморфных сплавов находит применение на производстве устройств мезоскопического масштаба: микроэлектроника, протезирование, микро-робототехника, и др. Такая специфика эксплуатации обусловлена наличием у АМС уникальных механических, электрических, магнитных и химических свойств, которыми не обладают металлы с упорядоченным атомным строением. Неупорядоченное в целом и, одновременно, локально не хаотическое распределение атомов аморфных металлов различных систем достигается за счет поддержания специфических внешних условий, позволяющих управлять свойствами металлических стекол на стадии их изготовления.

Одним из основных методов изготовления металлических стекол является плавление металлической основы с последующим распылением пара состоящего из частиц металлов. Данная методика изготовления чувствительна к воздействию окисления. Более того для оптимального распределения материала и сохранения его аморфности в объеме необходимо поддерживать скорость

о

охлаждения смеси равной 10 К/с, что на несколько порядков превосходит скорость охлаждения в других методах изготовления. При этом нанесение может быть направленным и производиться при низких или высоких значениях давления. Такой подход позволяет достичь оптимального перемешивания и распределения составляющих сплава в заданной геометрии. Для исключения

паразитного влияния внешних факторов распыление пара может производиться в инертной среде и плазме с корректировкой испускаемого потока посредством воздействия внешнего магнитного поля. Методика нанесения пара применяется при изготовлении массивных образцов, имеющих сантиметровую протяженность в трех пространственных проекциях.

Для изготовления ленточных образцов, имеющих микрометровую толщину и сантиметровую ширину, применяется методика литья (спиннингование) жидкого расплава на вращающуюся основу (округлую боковую часть, плоское основание диска или зазор между двумя цилиндрическими валами). Скорость охлаждения расплава для данного метода составляет от 103 до 106 К/с. Оптимально подобранная скорость вращения основания позволяет варьировать среднюю толщину образца. Нанесение расплава может осуществляться в среде инертных газов или охлаждающей жидкости.

Наряду с методиками изготовления, основанными на охлаждении расплава или смеси паров, применяются техники ионного внедрения, электрохимического осаждения, электронной бомбардировки, а также лазерного спекания. Перечисленные методы позволяют изготовить микропокрытия или нано-модифицированные пленки.

В зависимости от области применения сплава подбирается один из

перечисленных методов изготовления. В некоторых случаях допустимо

комбинирование нескольких техник производства металлических стекол.

Известно [2], что металлические стекла на основе циркония, изготовленные

путем охлаждения из расплава, обладают повышенной механической

прочностью при воздействии одноосного нагружения, что способствует

применению данного материала в конструкциях продольной геометрии.

Используемые в таких целях АМС выдерживают нагрузки, превышающие на

порядки критические значения нагрузок кристаллических металлов. Из

массивных металлических стекол на основе железа или титана изготавливаются

5

клюшки для гольфа, теннисные ракетки и другие спортивные снаряды, выдерживающие ударную нагрузку. Аморфные сплавы на основе титана обладают повышенной коррозионной стойкостью к воздействию физиологических жидкостей и кислотных растворов, что может найти применение в протезировании. Ленточные образцы применяются в качестве магнитопроводов силовых трансформаторов и магнитных преобразователей ввиду наличия у данного типа образцов механической эластичности, совмещенной с магнитомягкими характеристиками [3]. Тонкие аморфные образцы и пленки на их основе используются в электронике и выполняют функции динамического ключа в различных датчиках [4]. Ввиду наличия достаточно широко спектра применения металлических стекол, дальнейшая характеристика их свойств представляет фундаментальный и прикладной интерес, а также является, безусловно, актуальным направлением исследований.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование физико-механических свойств ленточных аморфных сплавов и полученных на их основе диэлектрических пленок состава SiOx»

Актуальность работы

На основании обзора библиографических научных баз (Scopus, Web of

Science, РИНЦ и др.) можно сделать вывод о том, что среди работ,

посвященных исследованию свойств аморфных металлических сплавов,

большая часть отведена исследованию механических, магнитных и химических

свойств. Оценка механических свойств массивных металлических стекол

производится в рамках моделей, построенных на основе механики И. Ньютона,

механики твердого тела, материаловедения, гидродинамики сплошных сред [5]

и др. При этом традиционными являются механические испытания на

прочность [6], пластичность [7], ползучесть (вязкость) [8] и усталость [9].

Деформационная динамика аморфных систем исследуется во всей мезошкале

при воздействии внешних механических нагрузок [10]. Аналогичные

испытания могут быть проведены для ленточных образцов металлического

стекла [3]. Изменение перечисленных механических характеристик может

6

также рассматриваться в условиях переменной температуры. При такой постановке эксперимента обнаруживается принципиальное различие в деформационной динамике аморфных сплавов. В частности, кривые ползучести ленточных металлических стекол отличаются по форме, в зависимости от варьирования скорости нагрева образцов внешним температурным полем [11]. При исследовании ползучести массивных АМС в постоянном или переменном температурном поле, в качестве основного параметра состояния выбирается вязкость. Теоретическая и экспериментальная оценки для данной величины производятся согласно моделям равновесной термодинамики и гидродинамики ньютоновской жидкости [12], поскольку в случае температурного воздействия скорость деформации образца не превосходит скорости его релаксации, измеренной после снятия механической нагрузки. Для ленточных аморфных образцов условие ньютоновского течения может не выполняться ввиду их малой толщины [12]. Данное обстоятельство накладывает ограничение на использование гидродинамических моделей в области физики аморфных металлов. До настоящего времени в большинстве работ, посвященных исследованию ползучести ленточных металлических стекол, предполагалось сохранение деформации материала ньютоновского типа [3]. Однако экспериментальная проверка данной гипотезы не выполнялась ранее для ползучести в переменном температурном поле ввиду отсутствия аналитического вида кривой ползучести.

При исследовании свойств различных материалов, имеющих потенциальное приложение, может оцениваться изменение их технологических характеристик в условиях влияния различных предобработок [13]. Известны работы по исследованию адгезионного взаимодействия исходных и отожженных АМС с кварцевым стеклом [14]. Достаточно подробно описаны коррозионные свойства сплавов на основе никеля, железа и палладия [15]. Однако влияние кислотного травления и отжига на механические свойства

ленточных аморфных образцов остается практически не исследованным.

7

Несмотря на наличие большого количества работ, посвященных всестороннему исследованию магнитных свойств АМС (например, работы [16, 17]), в настоящий момент нет каких-либо данных о существовании универсальной теории магнитной неупорядоченной системы, способной объяснить причину различия между свойствами магнитных аморфных и кристаллических систем. Большинство имеющихся моделей неупорядоченного магнетика способны объяснить магнитные свойства конкретной системы, однако обобщение результатов локальной модели на произвольную систему приводит к нарушению устойчивости поставленных выводов и предположений. Среди теоретических работ по магнитным свойствам АМС наиболее детерминированной является теория Б. Сазена [18]. В указанной модели дается обоснование применению Гауссовой статистики для магнитной системы, однако работа остается незавершенной ввиду отсутствия расчета статистического среднего магнитной системы (намагниченность). Это приводит к затруднению в практической применимости результатов теории на магнитометрическом эксперименте.

Среди ленточных сплавов металлических стекол наиболее распространенными являются марки, содержащие в основе химического состава кобальт или железо. Образцы лент на основе кобальта и железа изготавливаются в промышленных масштабах для дальнейшего производства сердечников в трансформаторах, датчиков инфракрасного излучения и др. Наличие заводского производства ленточных сплавов способствует использовании данного материала в исследовательских целях.

Как отмечалось выше, аморфные металлические сплавы находят широкое

применение в различных отраслях промышленности, а исследование свойств

данного вида материалов на границе фаз «аморфное тело - кристалл»

представляет собой фундаментальную задачу физики конденсированного

состояния. В связи с изложенным, исследование физико-механических свойств

магнитомягких аморфных сплавов и, полученных на их основе новых

8

материалов, в частности, диэлектрических тонких пленок состава SЮx безусловно является актуальным.

Цель работы - исследование физико-механических свойств ленточных магнитомягких аморфных сплавов на основе Со и Fe и, полученных методом химического травления этих сплавов, диэлектрических пленок состава SiOx.

Для достижения цели, в работе были поставлены следующие основные задачи:

1. Определить вид гидродинамического течения аморфных сплавов при ползучести в переменном температурном поле посредством нахождения аналитического вида функции удлинения ленточных образцов исследуемых сплавов.

2. Исследовать процесс неоднородной (скачкообразной) ползучести и предложить механизмы ее возникновения.

3. Исследовать влияние кислотного травления на поведение ленточных аморфных сплавов на основе железа и предложить метод получения аморфных пленок диоксида кремния. Оценить их структуру и влияние на нее отжига.

4. Осуществить оценку количественной и качественной применимости теории магнитных неупорядоченных систем к описанию магнитных свойств АМС посредством сопоставления результатов нейтронных и магнитометрических исследований, а также оценить применимость данной модели к сплавам после различных внешних воздействий (ползучесть, отжиг, усталость).

Научная новизна В диссертационной работе:

1. Предложен аналитический вид кривой неизотермической ползучести

аморфных металлических стекол на основе кобальта и впервые показано, что

деформация металлических аморфных сплавов при неизотермической

9

ползучести осуществляется по механизмам бингамовского и псевдопластического течений.

2. Показано, что скачки деформации, наблюдаемые в процессе неизотермической ползучести, обусловлены локализованным ростом полос сдвига, зарождающихся на нанокристаллах, образующихся в процессе ползучести в интервале кристаллизационных температур, и выступающих в роли концентраторов напряжений.

3. Показано, что диэлектрические аморфные пленки состава SiOx образуются в ходе травления ленточных аморфных сплавов на основе железа раствором азотной кислоты в этиловом спирте. Структура пленок не проявляет свойств фотонного кристалла и содержит глобулы, размер которых в среднем составляет 200-300 нм. Высокотемпературный отжиг сдвигает стехиометрический состав пленки в сторону SiO2 за счет образования нанокристаллов кристобалита с размером зерна ~ 7 нм.

4. Показано, что теория топологически неупорядоченной магнитной системы, основанная на статистике магнонов, применима на качественном уровне к магнитомягким аморфным ленточным сплавам и позволяет объяснить узкую петлю гистерезиса и высокую намагниченность АМС. Качественное соответствие теории установлено не только для исходного состояния сплавов, но и для сплавов подвергнутых ползучести, отжигу или усталостному механическому нагружению.

Практическая значимость работы

Полученные результаты дают определенный вклад в теорию аморфного

состояния металлических сплавов. Получение новым методом диэлектрической

пленки состава SiOx имеет потенциальное применение при изготовлении

композитных подложек в лазерной технике и электронике. Результаты

исследования магнитных свойств аморфных сплавов могут иметь применение

при создании проводящих сред в спинтронике. Результаты работы могут быть

10

использованы при написании монографий и методических материалов по соответствующей тематике, а также в курсах лекций для аспирантов и магистрантов.

Достоверность

Достоверность полученных результатов обеспечивается их воспроизводимостью, количественной статистикой, а также согласованностью с результатами других работ по рассматриваемой тематике. Экспериментальные результаты были получены на сертифицированном оборудовании. Выводы выполненного диссертационного исследования не противоречат общеизвестным физическим законам и теориям.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Ползучесть ленточных аморфных сплавов в переменном температурном поле описывается гиперболической зависимостью вплоть до их кристаллизации и разрушения. Из аналитического вида уравнения следует присутствие бингамовского и псевдопластического течений в деформации ленточных аморфных сплавов.

2. Скачки деформации, образующиеся в процессе неизотермической ползучести, обусловлены развитием локализованных полос сдвига на концентраторах напряжений, в роли которых выступают растущие нанокристаллы.

3. Химическое травление ленточного аморфного сплава на основе железа позволяет получать пленки состава SiOx, находящиеся в аморфном состоянии, в структуре которых при высокотемпературном отжиге формируются нанокристаллы кристобаллита.

4. Теория магнитных неупорядоченных систем, основанная на статистике магнонов, применима к описанию магнитных свойств аморфных сплавов на качественном уровне.

Соответствие диссертации паспорту специальности

Диссертация соответствует требованиям паспорта специальности 01.04.07 - Физика конденсированного состояния: п.1. Теоретическое и экспериментальное изучение физической природы свойств металлов и их сплавов, неорганических и органических соединений, диэлектриков и в том числе материалов световодов как в твердом, так и в аморфном состоянии в зависимости от их химического, изотопного состава, температуры и давления; п.6. Разработка экспериментальных методов изучения физических свойств и создание физических основ промышленной технологии получения материалов с определенными свойствами.

Связь работы с научными программами и темами Диссертационная работа выполнена при финансовой поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований, (гранты: № 15-01-04553, № 15-4103166, № 15-42-03206, № 16-31-00432, № 18-01-00513), и при поддержке гос. заданий: №3.8515.2017 /БЧ, № 2014/285.

Апробация работы

Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на российских и международных конференциях, таких как:

1. LV Международная конференция «Актуальные проблемы прочности», Харьков, Украина, 9-13.06. 2014 г.;

2. XIII Российско-Китайский симпозиум «Новые материалы и технологии», Казань, Россия, 21-25.09. 2015 г.;

3. VI Международная конференция «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов», Москва, Россия, 10-13.11. 2015 г.;

4. II Всероссийская научная конференция молодых ученых с международным участием «Перспективные материалы в технике и строительстве», Томск, Россия, 6-9.10. 2015 г.;

5. XIX Международная конференция «Физика прочности и пластичности материалов», Самара, Россия, 8-11.06. 2015 г.;

6. Шестая Международная конференция «Кристаллофизика и деформационное поведение перспективных материалов», Москва, Россия, 2628.05. 2015 г.;

7. Международный симпозиум «Перспективные материалы и технологии», Витебск, Беларусь, 27-29.05. 2015 г.;

8. VII Международная школа «Физическое материаловедение» с элементами научной школы для молодежи, Тольятти, Россия, 31.01-5.02. 2016 г.;

9. XXIII Уральская школа металловедов-термистов «Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов», Тольятти, Россия, 26.02. 2016 г.;

10. XXII Петербургские чтения по проблемам прочности, Санкт-Петербург, Россия, 12-14.04. 2016 г.;

11. LVII Международная конференция «Актуальные проблемы прочности», Севастополь, Россия, 24-27.05. 2016 г.;

12. XII International Conference Radiation-Thermal Effects and Processes in Inorganic Materials, Tomsk, Russia, 4-12.09. 2016 г.;

13. IX Международная конференция «Фазовые превращения и прочность кристаллов», Черноголовка, Россия, 7-11.11. 2016 г.;

14. XIV International Conference of Students and Young Scientists, Tomsk, Russia, 25-28.04. 2017 г.;

15. LVIII Международная конференция «Актуальные проблемы прочности», Пермь, Россия, 16-19.05. 2017 г.;

16. LIX Международная конференция «Актуальные проблемы прочности», Тольятти, Россия, 5-8.09. 2017 г.;

17. VIII Международная школа «Физическое материаловедение», Тольятти, Россия, 3-12.09. 2017 г.;

18. XXIII Петербургские чтения по проблемам прочности, Санкт-Петербург, Россия, 10-12.04. 2018 г.;

19. IX Международная конференция «микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений», Тамбов, Россия, 25-29.06. 2018 г.;

Публикации

По теме диссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе 7 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 4 - в изданиях, входящих в наукометрические базы данных Scopus и Web of Science.

Личный вклад

Личный вклад состоит в получении и анализе результатов работы, в постановке целей и задач исследования, подготовке и написании научных статей, обработке литературных данных и представлении докладов на научных конференциях. Все приведенные в диссертационном исследовании результаты были получены автором лично, либо при его непосредственном участии.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, литературного обзора, трех глав основных результатов, выводов и списка литературы из 171 наименования. Работа изложена на 130 страницах, содержит 42 рисунка и две таблицы.

Благодарност ъ

Автор диссертации выражает глубокую благодарность научному

руководителю д.ф.-м.н., профессору В.А. Федорову за помощь, ценные

14

замечания и обсуждение результатов. Автор выражает глубокую благодарность сотруднику кафедры функционального анализа ТГУ им. Г.Р.Державина, д.ф.-м.н., профессору В.Ф. Молчанову за помощь и обсуждение теоретических результатов. За помощь в проведении ряда экспериментов автор выражает благодарность: сотруднику научно-экспериментального отдела «Нейтронные исследования конденсированных сред» ОИЯИ к.ф.-м.н. А.И. Бескровному, старшему научному сотруднику ИФТТ РАН к.ф.-м.н. Т.Н. Фурсовой, сотрудникам физического факультета МГУ д.ф.-м.н. Н.С. Перову и к.ф.-м.н. А.В. Павликову, сотрудникам Центра коллективного пользования «Диагностика структуры и свойств наноматериалов» НИУ БелГУ к.ф.-м.н. Д.А. Колесникову, к.ф.-м.н. И.Ю. Гончарову.

ГЛАВА 1 СТРУКТУРА И СВОЙСТВА АМОРФНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1 Структура металлических стекол и подходы к ее моделированию

Аморфные металлические сплавы (АМС, металлические стекла) являются гибридными материалами, структура которых состоит из неупорядоченно распределенных сортов атомов различных металлов, находящихся на макроуровне в твердом агрегатном состоянии. Аналогичные условия формирования структуры присущи жидким кристаллам [19], стеклам [20] и полимерам [21]. При этом между некоторыми локализованными атомами металлического стекла могут быть сформированы связи идентичные по пространственному распределению кристаллическим металлам и сплавам. Однако, несмотря на существование локальной межатомной упорядоченности, вне атомных масштабов в аморфном сплаве преобладает неупорядоченное пространственное расположение. Таким образом, металлические стекла отличны от кристаллических металлов и не обладают полностью хаотической атомной структурой. В аморфном сплаве между атомами может формироваться как металлическая, так и неметаллическая связь, в зависимости от присутствия в исходном составе неметаллических составляющих. Во многих марках промышленных АМС неметаллические добавки используются для достижения необходимого смешивания исходных компонент, а также в целях оптимизации различных свойств изготавливаемого материала. При этом согласно одному из трех эмпирических правил А. Иноуэ [5], в общем составе материала, аморфные сплавы состоят более чем из одного сорта атомов.

В процессе исследования пространственного распределения атомов металлических стекол предлагались различные топологические и физические модели, позволяющие оценить диапазон межатомных расстояний путем построения фигур локальной упорядоченности. Одной из наиболее простых

моделей структуры аморфных металлических сплавов является модель плотноупакованных жестких сфер Дж. Бернала [22]. Данный подход предполагает наличие одинаковых атомов, являющихся жесткими шарами или сферами с хаотическим пространственным распределением. Такое модельное представление отождествляет атомное строение простых (ньютоновских) жидкостей с распределением частиц в металлических стеклах. Модель Дж. Бернала находит принципиальное экспериментальное обоснование, поскольку при закалке образцов из расплава их агрегатное состояние является жидким и при высоких скоростях охлаждения положение атомов может сохраниться практически неизменным. Экспериментальные методы по рассеянию частиц показывают, что кривая функции радиального распределения (ФРР) для двойных сплавов по форме сопоставима с предполагаемой теоретической зависимостью Дж. Бернала. Однако такое согласование наблюдается лишь для некоторых двойных систем. При проведении аналогичных испытаний на многокомпанентных сплавах различие между модельной и экспериментальной кривой становится явным. Применение модели плотноупакованных сфер к исследованию многокомпанентных систем принципиально осложнено явным нарушением начальных условий модели, постулирующих в качестве предмета изучения однокомпанентный аморфный металл. Для оценки межатомного распределения бинарного сплава типа «металл-металлоид» применяются модели П. Гаскелла [23], в которых предполагается существование локальной атомной кристаллизации в виде различных комбинаций тригональных призм (Рис. 1.1).

а) б)

Рисунок 1.1 - Модели П. Гаскелла: а) центрированная; б) нецентрированная [23]

Помимо модели П. Гаскелла в работах других авторов предлагались иные геометрические трактовки пространственного расположения атомов металлического стекла (полиэдры Вороного-Дирихле и др.). Их физический смысл аналогичен ячейкам Вигнера-Зейтца в кристаллических системах. Между границами таких ячеек возможно образование сдвигов - дисклинаций, являющихся кристалоподобным дефектом металлического стекла. Основным недостатком топологических моделей локальной кристаллизации является неоднозначность их трактовки при анализе результатов нейтронного рассеяния. Форма кривых радиального распределения в АМС практически не содержит дифракционных максимумов свойственных кристаллическим системам, что приводит к невозможности адекватной оценки параметров элементарных ячеек материала. Наличие неопределенности в пропорции модельных фигур позволяет вписывать различные геометрические тела в одну и ту же исследуемую структуру аморфного сплава. По мере увеличения числа фаз в составе металлического стекла возрастает количество вероятных геометрических форм межатомного расположения ввиду усиления химических связей среди многих групп атомов. При достаточно большом количестве различных центров активности имеет место применение аппарата статистической теории квантовых газов к смеси атомов АМС [24]. Однако

сложность расчетов при данном виде моделирования может быть достаточно высокой, что приведет к практической нецелесообразности использования данного подхода. Таким образом, топологическое моделирование структуры сплавов является практически неосуществимым для произвольной системы аморфного металла, что приводит к необходимости поиска альтернативного метода исследования структуры.

Другим подходом к моделированию взаимодействия атомов аморфных сплавов является метод молекулярной динамики. Подбор специфического потенциала парного взаимодействия обеспечивает адекватную оценку интенсивности силового поля всей системы [24]. В отличие от задач квантовой химии, среднее силовое поле атомов и типы химических связей в аморфных металлических сплавах моделируются с позиции полуклассической терминологии. Атомы обладают фиксированной скоростью, и их движение осуществляется согласно механике И. Ньютона, однако, аналитический вид потенциала химического взаимодействия определяется квантовыми парными потенциалами Леннарда-Джонса, Морзе и др. [25-28]. Для учета многочастичности систем применяется метод Монте-Карло [29-30], поскольку расчет величины суммарного поля системы (при заданном парном взаимодействии) неосуществим традиционными молекулярными методами квантовой химии. Поиск статистических средних величин в рамках моделей, основанных на методе Монте-Карло, аналогичен расчетам по моделям квантовой статистки.

Для экспериментального обоснования выбора соответствующей модели структуры аморфных сплавов применяется нейтронное рассеяние. Данный метод является наиболее чувствительным к межатомной динамике ввиду взаимодействия нейтронов с нуклонами атомов исследуемого материала. На рис. 1.2 представлены характерные зависимости наиболее вероятного распределения пучка нейтронов, приходящегося на различные межатомные расстояния АМС бинарного типа.

А ^ ^ 1

/V Л ~ __"

_ 1 V ~ - :

111111111111

, 1*1 —

Рисунок 1.2 - Нейтронограммы металлического стекла системы М81В19: кривая ОмВ - демонстрирует общее (суммарное) рассеяние частиц на сплаве; ОВВ и - получены при парциальном рассеянии частиц на атомах бора и

никеля, соответственно [31]

Из рисунка видно, что среди всех актов рассеяния наибольшее количество приходится на атомы со свободным пространством величиной в несколько ангстремов. При этом форма кривой имеет несколько локальных максимумов. Пренебрегая асимптотически затухающей частью графика, не содержащей максимум, можно сопоставить по форме полученную зависимость с кривой нормального распределения. Поскольку гауссово распределение применимо к физическим системам с малым или нулевым внутренним межатомным взаимодействием [32-34], то при наблюдении картин нейтронной дифракции можно сделать вывод о качественном соответствии экспериментальных данных и модели плотноупакованных жестких сфер, с малым взаимодействием на границах. Возникновение дополнительных локальных максимумов на нейтронограммах свидетельствует о наличии центров активности, в которых происходит образование химических связей, нарушающих условие не взаимодействия сфер. Наличие локальных отклонений от нормального распределения требует моделирования согласно методу Монте-Карло или другим статистическим подходам.

1.2 Проблемы применимости традиционной квантовой теории к исследованию структуры и свойств аморфных металлических сплавов. Комбинированные модельные подходы

Как отмечалось выше, исследование межатомной геометрии многокомпанентных аморфных сплавов методами квантовой статистики в большинстве случаев встречает существенные трудности. При этом методика подбора квантового потенциала в ряде частных задач может иметь оптимальное приложение. Однако наличие функции потенциальной энергии в явном виде не является достаточным условием для построения квантовой модели аморфного сплава, поскольку система состоит из многих частиц и не обладает линейностью, обеспечивающей решение уравнения Шредингера. Расчеты параметра состояния АМС по методу Монте-Карло в большинстве случаев дают лишь численную оценку значения, без возможности аналитического развития полученного результата для дальнейших фундаментальных и прикладных исследований. В целях нахождения оптимальных, аналитически связных моделей аморфной системы используется подход комбинирования статистических теорий, основанный на выявлении подобия [35-38] между классическими и квантовыми свойствами АМС и другими неупорядоченными системами (жидкости, кремниевые стекла, полимеры). При этом комбинированные модели косвенно учитывают протекающие топологические преобразования в металлическом стекле без выяснения конкретного типа сингонии материала, а также дают прогнозы относительно физических свойств исследуемых сплавов. Среди таких моделей можно выделить: модель свободного объема, межузельную модель, модели на основе расширенной неравновесной термодинамики. Обзору перечисленных подходов будет посвящен данный параграф.

1.2.1 Модель свободного объема

В некоторых отечественных [39] и зарубежных работах [40] была развита и апробирована модель свободного объема как одна из теоретических основ, связывающая межатомную динамику АМС с их физическими свойствами. В данном подходе предполагается наличие свободного или излишне-свободного пространства между атомами металлического стекла вне зависимости от их геометрического расположения и количества неоднородностей во всем материале. Ввиду наличия некоторого наиболее вероятного межатомного расстояния предполагается существование усредненного значения свободного объема, флуктуация которого приводит к изменению механических свойств АМС (прочность, пластичность, твердость и др.). С позиции статистики свободный объем является альтернативной модельной заменой для системы сфер Дж. Бернала, поскольку в этом случае у опорного параметра имеется устойчивое нормальное распределение во всем материале и для получения информации о свойствах сплава достаточно знать зависимость искомой физической величины от энергии активации, затраченной на формирование единицы свободного объема. Однако нахождение явного вида произвольной средней величины при заданной функции распределения также представляет собой нетривиальную теоретическую задачу. В работе [41] изложена одна из немногих статистически завершенных задач по нахождению средней физической величины в терминах модели свободного объема. Авторами выполняется расчет вязкости массивного сплава, как функции состояния системы с нормально распределенным свободным пространством. Одной из рабочих гипотез исследования является предположение о выполнении условия ньютоновского течения, что позволяет также комбинировать модель свободного объема с гидродинамикой идеальной жидкости.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Березнер Арсений Дмитриевич, 2018 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Duwez, P. Structure and properties of alloys rapidly quenched from the liquid state/ P. Duwez // Trans. Am. Soc. Metals, - 1967. - vol. 60. - p. 607-633.

2. Wu, F.F. Bulk metallic glass composite with good tensile ductility, high strength and large elastic strain limit / F.F. Wu, K.C. Chan, S. Jiang, S. Chen, G. Wang // Sci Rep., - 2017. - vol. 4, - p. 5518-5524.

3. Russew, K. Glassy metals / Russew K., Stojanova L. // Springer-Verlag Berlin Heidelberg, - 2016. - 262 p.

4. Greer, A.L. Metallic glasses... on the threshold / A.L. Greer // Mater. Today, - 2009. - vol. 12. - p. 14-22.

5. Suryanarayana, C. Bulk metallic glasses // Suryanarayana C., Inoue A. // CRC Press, - 2017. - 542 p.

6. Tan, J. Correlation between internal states and strength in bulk metallic glass / J. Tan, C.J. Li., Y.H. Jiang, R. Zhou, J. Eckert // Proceedings of the 8th Pacific Rim International Congress on Advanced Materials and Processing, - 2013. - p. 31993206.

7. Meng, M. Improved plasticity of bulk metallic glasses by electrodeposition / M. Meng, Z. Gao, L. Ren, H. Yang, S. Ma, Z. Wang, J. Qiao // Mater. Sci. Eng. A., -2014. - vol. 615. - p. 240-246.

8. Fatay, D. Indentation creep behavior of a Zr-based bulk metallic glass / D. Fatay, J. Gubicza, J. Lendvai // J. Alloys Compd., - 2007. - vol. 434-435. - p. 7578.

9. Zhao, X.Y. Fatigue properties and morphology of fatigue fracture of bulk metallic glass / X.Y. Zhao, Z.H. Chen, H.P. Wang, J. Zhan // Met. Sci. Heat Treat., -2016. - vol. 58. - p. 487-492.

10. Yoo, B. Increased time-dependent room temperature plasticity in metallic glass nanopillars and its size-dependency / B. Yoo, J. Kim, Y. Kim, I. Choi, S. Shim,

T. Tsui, H. Bei, U. Ramamurty, J. Jang // Int. J. Plast., - 2012. - vol. 37. - p. 108118.

11. Vlasak, G. Application of isochronal dilatation measurements for determination of viscosity of amorphous alloys / G. Vlasak, P. Svec, P. Duhaj // Mater. Sci. Eng. A., - 2001. - vol. 304-306. - p. 472-475.

12. Spaepen, F. A microscopic mechanism for steady state inhomogeneous flow in metallic glasses / F. Spaepen // Acta Metallurgica, - 1977. - vol. 25. - p. 407-415.

13. Ratner, B. Plasma Deposition and Treatment for Biomaterial Applications / B. Ratner, A. Chilkoti, G. Lopez // Academic Press, - 1990. - p. 463-516.

14. Mekaru, H. Glass nanoimprint using amorphous Ni-P mold etched by focused-ion beam / H. Mekaru, T. Kitadani, M. Yamashita, M. Takahashi // J. Vac. Sci. Technol., A, - 2007. - vol. 25. - p. 1025-1028.

15. Luborskiy, F.E. Amorphous metallic alloys / F.E. Luborskiy // Butterworths, - 1983. - p. 534.

16. Coisson, M. Magnetic properties and amorphous-to-nanocrystalline transformation by thermal treatments in Fe84 3Si4P3B8Cuo.7 amorphous thin films / M. Coi'sson, P. Viteri Villacis, G. Barrera, F. Celegato, E. Enrico, P. Rizzi, P. Tiberto, F. Vinai, G. Fiore, L. Battezzati // J. Alloys Compd., - 2014. -vol. 615. - p. 280-284.

17. Song, Y. Thermal stability, magnetic properties and GMI effect of Cr-doping amorphous CoFeSiB ribbons / Y. Song, M. Jia, M. Lin, X. Li, W. Lu // J. Alloys Compd., - 2015. - vol. 622. - p. 500-503.

18. Southern, B.W. Effective-field approximations for disordered magnets / B.W. Southern // J. Phys. C: Solid State Phys., - 1976. - vol. 9. - p. 4011-4020.

19. Fuentes-Garcia, A. Amorphous silicon-liquid crystals device for photonic applications / A. Fuentes-Garcia, M. C. Grados-Luyando, J. C. Ramirez-San-Juan, R. Ramos-Garcia // Opt. Mater. Express, - 2013. vol. 3. - p. 691-699.

20. Ojovan, M. Thermodynamic parameters of bonds in glassy materials from viscosity-temperature relationships / M. Ojovan, K. Travis, R. Hand // J. Phys.: Condens. Matter, - 2007. vol. 19. - p. 1-12.

21. Righetti, M.C. Crystallization of polymers investigated by temperature-modulated DSC / M.C. Righetti // Materials (Basel), - 2017. vol. 10. - p. 1-22.

22. Bernal, J.D. Packing of spheres: co-ordination of randomly packed spheres / J.D. Bernal, J. Mason // Nature, - 1960. vol. 188. - p. 910-911.

23. Gaskell, P.H. Local and medium range structures in amorphous alloys / P.H. Gaskell // J. Non-Cryst. Solids, - 1985. vol. 75. - p. 329-346.

24. Каплан, И.Г. Межмолекулярные взаимодействия. Физическая интерпретация, компьютерные расчеты и модельные потенциалы / И.Г. Каплан // М.: Бином. Лаборатория знаний, - 2014. - 397 c.

25. Heimendahl von, L. Metallic glasses as relaxed Bernal structures / L. von Heimendahl // J. Phys. F, - 1975. vol. 5. - p. 141-145.

26. Angell, C. A. The structure of non-crystalline materials / C.A. Angell, P.A. Cheeseman, J.H.R. Clarke, L.V. Woodcock // Taylor and Francis, - 1977. - 191 p.

27. Woodcock, L.V. Glass transition in the hard-sphere model / L.V. Woodcock // J. Chem. Soc., Faraday Trans., - 1976. vol. 72. - p. 1667-1672.

28. Laakkonen, J. Molecular dynamic studies of quenching / J. Laakkonen, R.M. Nieminen // J. Non-Cryst. Solids, - 1985. vol. 75. - p. 237-242.

29. Abraham, F. An isothermal-isobaric computer simulation of the supercooled liquid/glass transition region: Is the short range order in the amorphous solid fcc? / F. Abraham // J. Chem. Phys., - 1980. vol. 72. - p. 359-365.

30. Streett, W. Monte Carlo studies of the fluid solid phase transition in the Lennard-Jones system / W. Streett, H. Raveche, R. Mountain // J. Chem. Phys., -1974. vol. 61. - p. 1960-1969.

31. Lamparter, P. Atomic structure of amorphous metallic Ni8iBi9 / P. Lamparter, W. Sperl, S. Steeb // Z. Naturforsch., - 1982. vol. 37a. - p. 1223-1234.

32. Ландау, Л.Д. Теоретическая физика. Статистическая физика. Часть I / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц // М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. - 1976. - 584 c.

33. Квасников, И.А. Термодинамика и статистическая физика. Том II Учеб. пособие для вузов. / И.А. Квасников // М.: КомКнига, - 2005. - 352 с.

34. Матвеев, А.Н. Молекулярная физика Учеб. пособие для студентов вузов. / А.Н. Матвеев // М.: Оникс, - 2006. - 360 с.

35. Михеев, М.А. Основы теплопередачи / М.А. Михеев, И.М. Михеева // М.: Энергия. - 1977. - 344 c.

36. Клайн, С. Дж. Подобие и приближенные методы / С.Дж. Клайн // М.: Мир. - 1968. - 302 c.

37. Седов, Л. И. Методы подобия и размерности в механике / Л.И. Седов // М.: Наука, - 1987. - 423 с.

38. Гухман, А. А. Введение в теорию подобия / А.А. Гухман // М.: Высшая школа, - 1973. - 296 с.

39. Бетехтин, В.И. Избыточный свободный объем и механические свойства аморфных сплавов / Бетехтин В.И., Глезер А.М., Кадомцев А.Г., Кипяткова А.Ю. // ФТТ. - 1998. - Т. 40. - 85-89 c.

40. Cohen, M.H. Molecular transport in liquids and glasses / M.H. Cohen, D. Turnbull // J. Chem. Phys., - 1959. - 31. - p. 1164-1169.

41. Taub, A.I. The kinetics of structural relaxation of a metallic glass / A.I. Taub, F. Spaepen // Acta Metallurgica, - 1980. - vol. 28. - p. 1781-1788.

42. Бетехтин, В.И. Влияние отжига на избыточный свободный объем и прочность аморфных сплавов / Бетехтин В.И., Гюлиханданов Е.Л., Кадомцев А.Г., Кипяткова А.Ю., Толочко О.В. // ФТТ. - 2000. - Т. 42. - 1420-1424 c.

43. Granato, A.V. Interstitialcy model for condensed matter states of face-centered-cubic metals / A.V. Granato // Phys. Rev. Lett., - 1992. - vol. 68. - p. 974977.

44. Granato, A.V. Self-interstitials as basic structural units of liquids and glasses / A.V. Granato // J. Phys. Chem. Solids, - 1994. vol. 55. - p. 931-939.

45. Granato, A. The shear modulus of liquids / A. Granato // Journal de Physique IV Colloque, - 1996, - vol. 6. - p. 1-9.

46. Кобелев, Н.П. Температурные зависимости низкочастотного внутреннего трения и модуля сдвига в объемном аморфном сплаве / Н.П. Кобелев, Е.Л. Колыванов, В.А. Хоник // ФТТ. - 2003. - Т. 45. - 2124-2130 с.

47. Кончаков, Р.А. Влияние вакансий и межузельных атомов в гантельной конфигурации на модуль сдвига и колебательную плотность состояний меди / Р.А. Кончаков, В.А. Хоник // ФТТ. - 2014. - Т. 56. - 1316-1321 с.

48. Mitrofanov, Yu. P. On the nature of enthalpy relaxation below and above the glass transition of metallic glasses / Yu.P. Mitrofanov, A.S. Makarov, V.A. Khonik, A.V. Granato, D.M. Joncich, S.V. Khonik // Appl. Phys. Lett., - 2012. - vol. 101. - p. 131903-1-131903-4.

49. Vinogradov, A. Yu. Kinetics of structural relaxation and regularities of plastic flow of metallic glasses / A.Yu. Vinogradov, K. Kitagawa, V.A. Khonik // Phys. Solid State, - 1999. - vol. 41. - p. 1989-1994.

50. Яворский, Б.М. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов / Б.М. Яворский, А.А. Детлаф, А.К. Лебедев // М.: Оникс, - 2007. - 1056 с.

51. Vasiliev, A.N. Relationship between low-temperature boson heat capacity peak and high-temperature shear modulus relaxation in a metallic glass / A.N. Vasiliev, T.N. Voloshok, A.V. Granato, D.M. Joncich, Yu.P. Mitrofanov, V.A. Khonik // Phys. Rev. B: Condens. Matter, - 2009. - vol. 80. - p. 172102-1-172102-4.

52. Gavrichev, K.S. Heat capacity and absolute entropy of the Ni-Zr amorphous alloys / K.S. Gavrichev, L.N. Golushina, V.E. Gorbunov, A.I. Zaitsev, N.E. Zaitseva, B.M. Mogutnov, V.V. Molokanov, A.V. Khoroshilov // Doklady Physical Chemistry, - 2003. - vol. 393. - p. 346-349.

53. Holden, T.M. Neutron inelastic scattering measurements on the metallic glass Cuo,6Zr0,4 / T M Holden, J.S Dugdale, G.C Hallam, D. Pavunax // J. Phys. F: Metal Phys., - 1981. - vol.11. - p. 1737-1748.

54. Syrykh, G.F. Soft anharmonic vibrational states in metallic glasses / G.F. Syrykh, A.P. Zhernov, N.A. Chernoplekov // Sov. Phys. JETP, - 1991. - vol. 73. - p. 542-544.

55. Пригожин, И.Р. Неравновесная статистическая механика / И.Р. Пригожин // М.: Мир, - 1964. - 314 с.

56. Гроот, С. де Неравновесная термодинамика / С. де Гроот, П. Мазур // М.: Мир, - 1964. - 456 с.

57. Соболев, С.Л. Локально-неравновесные модели процессов переноса / С.Л. Соболев // УФН, - 1997. - Т. 167. - 1095-1106 с.

58. Jou, D. Extended irreversible thermodynamics / Jou D., Casas-Vázquez J., Lebon G. // Springer New York Dordrecht Heidelberg London, - 2010. - 483 p.

59. Lebon, G. Rheological properties of dilute polymer solutions: an extended thermodynamic approach / G. Lebon, P.C. Dauby, A. Palumbo, G. Valenti // Rheol. Acta, -1990. - vol. 29. - p. 127-136.

60. Kulicke, W. Determination of first and second normal stress differences in polymer solutions in steady shear flow and limitations caused by flow irregularities / W. Kulicke, U. Wallbaum // Chem. Eng. Sci., - 1985. - vol. 40. - p. 961-972.

61. Grmela, M. Hamiltonian extended thermodynamics / M. Grmela, G. Lebon // J. Phys. A: Math. Gen., - 1990. - vol. 23. - p. 3341-3351.

62. Camacho, J. On the thermodynamics of dilute dumbbell solutions under shear / J. Camacho, D. Jou // J. Chem. Phys., - 1990. - vol. 92. - p. 1339-1344.

63. Виноградов, Г.В. Реология полимеров / Г.В. Виноградов, А.Я. Малкин // М.: Химия, - 1977. - 438 с.

64. Займан, Д. Модели беспорядка. Теоретическая физика однородно неупорядоченных систем / Д. За йман // М.: Мир, - 1982. - 592 с.

65. Судзуки, К. Аморфные металлы / К. Судзуки, Х. Фудзимори, К. Хасимото // М.: Металлургия, - 1987. - 328 с.

66. Н.В. Камышанченко, И.М. Неклюдов, А.С. Бакай, В.В. Красильников. Учебное пособие. - Белгород. ИПК НИУ «БелГУ»: 2012. - 320 с.

67. Кекало, И.Б. Процессы структурной релаксации и физические свойства аморфных сплавов: монография в 2-х томах. Т 2 / И.Б. Кекало // М.: Изд. Дом МИСиС, - 2016. - 834 с.

68. Huang, Y. Indentation size effect of hardness of metallic glasses / Y. Huang, J. Shen, Y. Sun, J. Sun // Mater. Des., - 2010. - vol. 31. - p. 1563-1566.

69. Duine, P.A. Defect production and annihilation near equilibrium in amorphous Pd40Ni40P20 investigated from viscosity data / P.A. Duine, J.Sietsma, A. van den Beukel // Acta Metallurgica et Materialia, - 1992. - vol. 40. - p. 743-751.

70. Dubach, A. Micropillar compression studies on a bulk metallic glass in different structural states / A. Dubach, R. Raghavan, J.F. Loffler, J. Michler, U. Ramamurty // Scripta Mater., - 2009. - vol. 60. - p. 567-570.

71. Vaidyanathan, R. Study of mechanical deformation in bulk metallic glass through instrumented indentation / R. Vaidyanathan, M. Dao, G. Ravichandran, S. Suresh // Acta mater., - 2001. - vol. 49. - p. 3781-3789.

72. Huang, Y. Bending behavior of TiZrNiCuBe bulk metallic glass / Y. Huang, D. Wang, D. Wang, Z. Zhang, J. Shen // J. Alloys Compd., - 2012. - vol. 541. - p. 359-364.

73. Joshi, S. Tensile behavior of laser treated Fe-Si-B metallic glass / S. Joshi, P. Samimi, I. Ghamarian, S. Katakam, P. Collins, N. Dahotre // J. Appl. Phys., -2015. - vol. 118. - p. 164904-1-164904-7.

74. Wu, Y. Inherent structure length in metallic glasses: simplicity behind complexity / Y. Wu, H. Wang, Y. Cheng, X. Liu, X. Hui, T. Nieh, Y. Wang, Z. Lua // Sci Rep., - 2015. - vol. 5. - p. 1-10.

75. Kimura, H. Yield stress of a composite consisting of amorphous Ni78Si10B12 and ^m sized WC particles / H. Kimura, T. Masumoto, D.G. Ast // Acta Metallurgica, - 1987. - vol. 35. - p. 1757-1765.

76. Liu, S.T. Structural and dynamical characteristics of flow units in metallic glasses / S.T. Liu, F.X. Li, M.Z. Li, W.H. Wang // Nature, - 2017. - vol. 7. - p. 1-8.

77. Li, J.C.M. Dislocations in amorphous metals / J.C.M. Li // Metall. Trans. A, - 1985. - vol. 16. - p. 2227-2230.

78. Ast, D.G. Evidence for ideal elastic-plastic deformation in Fe-Ni-based metallic glasses / D.G. Ast, D.J. Krenitsky // Mater. Sci. Eng., - 1980. - vol. 43. - p. 241-246.

79. Argon, A.S. Plastic deformation in metallic glasses / A.S. Argon // Acta Metallurgica, - 1979. - vol. 1. - p. 47-58.

80. Yuan, C.C. On the correlation of Young's modulus and the fracture strength of metallic glasses / C.C. Yuan, X.K. Xia // J. Appl. Phys., - 2011. - vol. 109. - p. 033515-1-033515-5.

81. Kimura, H. Deformation and fracture of an amorphous Pd-Cu-Si alloy in V-notch bending test. II. Ductile-brittle transition / H. Kimura, T. Masumoto // Acta Met., - 1980. - vol. 28. - p. 1677-1693.

82. Srolovitz, D. An atomistic study of deformation of amorphous metals / D. Srolovitz, V. Vitek, T. Egami // Acta metal., - 1983. - vol. 31. - p. 335-352.

83. Dugdale, D.S. Yielding of steel sheets containing slits / D.S. Dugdale // J. Mech. Phys. Solids, - 1960. - vol. 8. - p. 100-104.

84. Davis, L.A. Flow and fracture of a Ni-Fe metallic glass / L.A. Davis, Y.T. Yeow // J. Mater. Sci., - 1980. - vol. 15. - p. 230-236.

85. Nagendra, N. Effect of crystallinity on the impact toughness of a La-based bulk metallic glass / N. Nagendra, U. Ramamurty, T.T. Goh, Y. Li // Acta mater., -2000. - vol. 48. - p. 2603-2615.

86. Sunny, S. Dynamic compression of amorphous and annealed bulk metallic glass / G. Sunny, J. Lewandowski, V. Prakash // Proc. of the SEM, - 2006. - vol. 1. -p. 1-7.

87. Hitit, A. A new Ni-based metallic glass with high thermal stability and hardness / A. Hitit, H. §ahin, P. Öztürk, A.M. A§gm // Metals, - 2015. - vol. 5. - p. 162-171.

88. Головин, Ю.И. Наноиндентирование и механические свойства твердых тел в субмикрообъемах, тонких приповерхностных слоях и пленках / Ю.И. Головин // ФТТ, - 2008. - Т. 50. - 2113-2142 с.

89. Polk, D.E. The preparation and thermal and mechanical properties of new titanium rich metallic glasses / D.E. Polk, A. Calka, B.C. Giessen // Acta Metall., -1978. - vol. 26. - p. 1097-1103.

90. van der Borst, J. The effect of metalloid composition on some magnetic and mechanical properties of Co75Si 25-xBx glasses / J. van der Borst, F.J.A. den Broeder, T. Scheffers // J. Appl. Phys., - 1977. - vol. 48. - p. 1724-1726.

91. Chen, H.S. Correlation between elastic constants and flow behavior in metallic glasses / H.S. Chen // J. Appl. Phys., - 1978. - vol. 49. - p. 462-463.

92. Терентьев, В.Ф. Усталость металлов / В.Ф. Терентьев, С.А. Кораблева // М.: Наука, - 2015. - 481 с.

93. Троицкий, О.А. Электромеханический эффект в металлах / О.А. Троицкий // Письма в ЖЭТФ, - 1969. - Т. 10. - 18-22 с.

94. Pluzhnikova, T. Impact of corrosive mediums on mechanical properties of amorphous alloys under influence of impulse current / T. Pluzhnikova, V. Fedorov, S. Sidorov, V. Gubanova, S. Pluzhnikov // AIP Conference Proceedings, - 2016. - vol. 1698. - p. 020005-1-020005-6.

95. Friedrichs, H. Study of structural relaxation of metallic glasses by stressfree dilatometry / H Friedrichs, H Neuhauser // J. Phys.: Condens. Matter, - 1989. -vol. 1. - p. 8305-8318.

96. Csach, K. Creep behaviour of co-based amorphous alloys / K. Csach, J. Miskuf, A. Jurikova, P. Vojtanik // Acta Phys. Pol., A, - 2008. - vol. 113. - p. 9194.

97. Ocelik, V. Anelastic deformation processes in metallic glasses and activation energy spectrum model / V. Ocelik, K. Csach, A. Kasardov, V.Z. Bengus // Mater. Sci. Eng., A, - 1997. - vol. 226. - p. 851-855.

98. Gyurov, S. Thermo-mechanical study of rapidly solidified NiNbZrTiAl amorphous metallic alloys / S. Gyurov, T. Czeppe, L. Drenchev, G. Stefanov, K. Russew // Mater. Sci. Eng., A, - 2016. - vol. 684. - p. 222-228.

99. Gilman, J.J. Flow via dislocations in ideal glasses / J.J. Gilman // J. Appl. Phys., - 1973. - vol. 44. - p. 675-679.

100. Argon, A.S. Development of visco-plastic deformation in metallic glasses / A.S. Argon, L.T. Shi // Acta Metal, - 1983. - vol. 31. - p. 499-507.

101. Russew, K. Viscous Flow of Fe82B18 Amorphous Alloy under Continuous Heating Conditions / K. Russew, L. Stojanova // Mater. Sci. Eng., A, - 1990. - vol. 123. - p. 59-67.

102. Fan, G. J. Viscous flow of the Pd43Ni10Cu27P20 bulk metallic glass-forming liquid / G.J. Fan, H.J. Fecht, E.J. Lavernia // Appl. Phys. Lett., - 2004. - vol. 84. - p. 487-489.

103. Doremus, R.H. Viscosity of silica / R.H. Doremus // J. Appl. Phys., -2002. - vol. 92. - p. 7619-7629.

104. Fulcher, G.S. Analysis of recent measurements of the viscosity of glasses / G.S. Fulcher // J. Am. Ceram. Soc., - 1925 - vol.8. - p. 339-355.

105. Turnbull, D. On the Free-Volume Model of the Liquid-Glass Transition / D. Turnbull, M.H. Cohen // J. Chem. Phys., - 1970. - vol. 52. - p. 3038-3041.

106. Cohen, M.H. Liquid-glass transition, a free-volume approach / M.H. Cohen, G.S. Grest // Phys. Rev. B: Condens. Matter, - 1979. - vol. 20. - p. 10771098.

107. Russew, K. Viscous flow behaviour and thermal stability of Ni100-xPx metallic glasses from Ni84P16 to Ni79P21 / K. Russew, L. Stojanova // Mater. Lett., -1993. - vol. 17. - p. 199-204.

108. Уилкинсон, У.Л Неньютоновские жидкости / У.Л. Уилкинсон // М.: Мир, - 1964. - 209 с.

109. Zappel, J. Heat capacity and non-isothermal viscous flow of Al7.5Cu17.5Ni10Zr65 glassy alloy in the glass transition range / J. Zappel, F.Sommer // J. Non-Cryst. Solids, - 1996. - vol. 32. - p. 494-499.

110. Russew, K. Nonisothermal viscous flow behaviour of Pd40Ni40P20 glassy alloy considered as a free volume related phenomenon / K. Russew, B.J. Zappela, F. Sommer // Scr. Metall. Mater., - 1995. - vol. 32. - p. 271-276.

111. Stojanova, L. Thermo-mechanical study of rapidly solidified amorphous alloys Al85Ni5Co2RE8 / L. Stojanova, K. Russew, E. Fazakas, L.K. Varga // J. Alloys Compd., - 2012. - vol. 540. - p. 192-197.

112. Федоров, В.А. Структура и свойства пленок SiOx, полученных химическим травлением лент аморфного сплава / В.А. Федоров, А.Д. Березнер, А.И. Бескровный, Т.Н. Фурсова, А.В. Павликов, А.В. Баженов // ФТТ, - 2018. -Т. 60, - 701-705 с.

113. Fedorov, V.A. Structure and properties of the SiOx films, synthesed by the chemical etching of ribbon amorphous alloy / V.A. Fedorov, A.D. Berezner, A.I. Beskrovnyi, T.N. Fursova, A.V. Pavlikov, A.V. Bazhenov // Phys. Solid State, -2018. - vol. 60. - p. 705-709.

114. Shabalov, A.L. Optical properties and structure of thin SiOx films / A.L. Shabalov, M.S. Feldman // Thin Solid Films, - 1987. - vol. 151. - p. 317-323.

115. Dan'ko, V.A. Properties of Si quantum dot/SiOx porous film structures synthesized using hydrogen fluoride technology / V.A. Dan'ko, S.O. Zlobin, I.Z. Indutnyi, I.P. Lisovskyy, V.G. Litovchenko, E.V. Mikhailovskaya, P.E. Shepelyavyi, E.V. Begun // Modern Electronic Materials, - 2015. - vol. 1. - p. 16-21.

116. Ma, X.B. Application of SiOx:Hybi-SiNx:HySiOx:H stacked coatings embedded by silicon nanocrystals on crystalline silicon solar cells with nanowire texturing У X.B. Ma, W.J. Zhang, W. Zhang, Q. Ma, Z.Q. Fana, D.H. Maa, Z.Y. Jianga, Y.L. Zhanga УУ Thin Solid Films, - 2017. - vol. 624. - p. 2128.

117. Boonkosum, W. Amorphous SiO:H thin film visible light emitting diode У W. Boonkosum, D. Kruangam, B. Ratwises, T. Sujaridchai, S. Panyakeow, S. Fujikake, H. Sakai УУ J. Non-Cryst. Solids, - 1996. - vol. 198. - p. 1226-1229.

118. Vázquez Valerdi, D.E. Twofold SiOx Films Deposited by HFCVD: Its Optical, Compositional and Electrical Properties У D.E. Vázquez Valerdi, J.A. Luna López, G. García Salgado, A. Benítez Lara, J. Carrillo López, N.D. Espinosa Torres УУ Procedia Engineering, - 2014. - vol. 87. - p. 168-171.

119. Howells, D.G. Mechanical properties of SiOx gas barrier coatings on polyester films У D.G. Howells, B.M. Henry, Y. Leterrier, J.-A.E. Mánson, J. Madocks, H.E. Assender УУ Surf. Coat. Technol., - 2008. - vol. 202. - p. 35293537.

120. Weibull, W. A Statistical Distribution Function of Wide Applicability У W. Weibull УУ ASME Journal of Applied Mechanics, - 1951. - vol. 297. - p. 293234.

121. El hamali, S.O. Enhanced electrical and optical properties of room temperature deposited Aluminium doped Zinc Oxide (AZO) thin films by excimer laser annealing У S.O. El hamali, W.M. Cranton, N. Kalfagiannis, X. Hou, R. Ranson, D.C. Koutsogeorgis УУ Optics and Lasers in Engineering, - 2016. - vol. 80. - p. 45-51.

122. Уайт, Р. Квантовая теория магнетизма У Р. Уайт УУ М.: Мир, - 1982. -

304 с.

123. Губанов, А.И. Квазиклассическая теория аморфных ферромагнетиков У А.И. Губанов УУ ФТТ, - 1960. - Т. 2, - 502-505 с.

124. Handrich, K. A Simple model for amorphous and liquid ferromagnets / K. Handrich // Phys. Stat. Sol., - 1969. - vol. 32. - p. 55-58.

125. Kaneyoshi, T. A Theory of an Amorphous Ferromagnet / T. Kaneyoshi, I.P. Fittipaldi // Phys. stat. sol. B., - 1981. - vol. 105. - p. 629-632.

126. Taggart, G.B. Phase transitions in amorphous ferromagnets with uniaxial and biaxial anisotropy / G.B. Taggart, R.A. Tahir-Kheli, E. Shiles // Physica, - 1974.

- vol. 75. - p. 324-244.

127. Frankel, N.E. Classical theory of amorphous ferromagnets / N.E. Frankel, C.J. Thompson // J. Phys. C: Solid State Phys., - 1975. - vol. 8. - p. 3194-3206.

128. Sherrington, D. Solvable Model of a Spin-Glass / D. Sherrington, S. Kirkpatrick // Phys. Rev. Lett., - 1975. - vol. 35. - p. 1792-1796.

129. Biryukov, Ya.P. Possible magnetic phases in a two-species, disordered spin system / Ya.P. Biryukov, S.P. Dovgopol // Physics of the Solid State, - 1996. -vol. 38. - p. 1006-1010.

130. Тикадзуми, С. Физика магнетизма. Магнитные характеристики и практические применения / С.Тикадзуми // М.: Мир, - 1987. - 419 с.

131. Livingston, J.D. Stresses and magnetic domains in amorphous metal ribbons / J.D. Livingston // phys. stat. sol. A, - 1979. - vol. 56. - p. 637-645.

132. Herzer, G. Magnetic properties of FeCuNbSiB nanocrystallized by flash annealing under high tensile stress / G. Herzer, V. Budinsky, C. Polak // Phys. Status Solidi B, - 2011. - vol. 248. - p. 2382-2388.

133. Tonomura, A. Observation of Aharonov-Bohm Effect by Electron Holography / A. Tonomura, T. Matsuda, B. Suzuki, A. Fukuhara, N. Osakabe, H. Umezaki, J. Endo, K. Shinagawa, Y. Sugita, H. Fujiwara // Phys. Rev. Lett., - 1982.

- vol. 48. - p. 1443-1446.

134. Zelenakova, A. The influence of transverse magnetic anisotropy on domain structure and magnetic properties of FeCrCuSiNbB ribbons / A. Zelenakova, J. Fuzer, P. Kollar, M. Kuzminski // J. Magn. Magn. Mater., - 2006. - vol. 34. - p. 528-530.

135. Kane, S.N. Electron-irradiation induced changes in structural and magnetic properties of Fe and Co based metallic glasses / S.N. Kane, M. Satalkar, A. Ghosh, M. Shah, N. Ghodke, R. Pramod, A.K. Sinha, M.N. Singh, J. Dwivedi, M. Coisson, F. Celegato, F. Vinai, P. Tiberto, L.K. Varga // J. Alloys Compd., - 2014. - vol. 615. - p. 324-327.

136. Kozikowski, P. Relaxation studies of amorphous alloys with creep induced magnetic and structural anisotropy / P. Kozikowski, M. Ohnuma, G. Herzer, C. Polak, V. Budinsky, S. Koppoju, M. Lewandowskaa, K.J. Kurzydlowskia // Scripta Mater., - 2012. - vol. 67. - p. 763-766.

137. Плужникова, Т.Н. Исследование механических свойств аморфного и нанокристаллического сплавов при испытаниях на ползучесть в температурном поле / Т.Н. Плужникова, А.Д. Березнер, А.В. Яковлев, Д.Ю. Федотов, В.А. Федоров // Вестник Тамбовского государственного университета. Серия: Естественные и технические науки, - 2014. - Т. 19, - 707-709 с.

138. Березнер, А.Д. Исследование ползучести аморфных и нанокристаллического сплава в температурном поле / А.Д. Березнер // Вестник Тамбовского государственного университета. Серия: Естественные и технические науки, - 2014. - 80-82 с.

139. Березнер, А.Д. Экспериментальное и аналитическое исследование неоднородной деформации аморфных и нанокристаллических металлических сплавов при нагреве / А.Д. Березнер, В.А. Федоров, Т.Н. Плужникова, С.В. Васильева // Вестник Тамбовского государственного университета. Серия: Естественные и технические науки, - 2016. - Т. 21, - 734-741 с.

140. Федоров, В.А. Определение вида гидродинамического течения при ползучести аморфного металлического сплава на основе кобальта в переменном температурном поле / В.А. Федоров, А.Д. Березнер, А.И. Бескровный, D. Neov / ПЖТФ, - 2018. - Т. 44, - 52-57 с.

141. Fedorov, V.A. Determining the Form of a Hydrodynamic Flow upon

Creep of an Amorphous Cobalt-Based Metal Alloy in a Variable Temperature Field /

125

V.A. Fedorov, A.D. Berezner, A.I. Beskrovnyi, D. Neov // Tech. Phys. Lett., - 2018.

- vol. 44. - p. 678-680.

142. Fedorov, V.A. Research of creep deformation in amorphous and nanocrystalline alloys at variable temperature field / V.A. Fedorov, A.D. Berezner, T.N. Pluzhnikova // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., - 2017. - vol. 168. - p. 1-6.

143. Fedorov, V. Investigation of inhomogeneous deformation in band amorphous alloys at constant heating rate / V. Fedorov, A. Berezner, T. Pluzhnikova, A. Beskrovnyi // AIP Conference Proceedings, - 2017. - vol. 1899. - p. 030001-1030001-6.

144. Golovin, Yu.I. Monotonic and Jumpwise Deformation of Bulk Amorphous Zr46.8Ti8Cu7.5Ni10Be27.5 Alloy in Nanoindentation / Yu.I. Golovin, V.I. Ivolgin, A.I. Tyurin, S.V. Potapov, V.Z. Bengus, E.D. Tabachnikova // Crystallography Reports, - 2005. - vol. 50. - p. 291-296.

145. Kim, J.J. Nanocrystallization during nanoindentation of a bulk amorphous metal alloy at room temperature / J.J. Kim, Y. Choi, S. Suresh, A.S. Argon // Science,

- 2002. - vol. 295. - p. 654-657.

146. Wright, W.J. Localized heating during serrated plastic flow in bulk metallic glasses / W.J. Wright, R.B. Schwarz, W.D. Nix // Mater. Sci. Eng., A, -2001. - vol. 319. - p. 229-232.

147. Kawashima, A. Hydrogen Embrittlement of Amorphous Fe-Cr-Mo Alloys / A. Kawashima, K. Hashimoto, T. Masumoto // Corrosion, - 1980. - vol. 36. - p. 577-585.

148. Viswanadham, R.K. Hydrogen embrittlement of an Fe-based amorphous metal / R.K. Viswanadham, J.A.S. Green, W.G. Montague // Scripta Metallurgica, -1976. - vol. 10. - p. 229-230.

149. Березнер, А.Д. / Деформация аморфных металлических сплавов в

условиях воздействия электростатического потенциала и постоянного тока /

А.Д. Березнер, В.В. Красильников, В.А. Федоров // Вестник Тамбовского

126

государственного университета. Серия: Естественные и технические науки, -2016. - Т. 21, - 2158-2160 с.

150. Колтунов, М.А. Ползучесть и релаксация / М.А. Колтунов // М.: Высшая школа, - 1976. - 277 с.

151. Федоров, В.А. Влияние импульсного электрического тока на ход зависимостей механическое напряжение - деформация в аморфных и нанокристаллических металлических сплавах / В.А. Федоров, Т.Н. Плужникова, С.А. Сидоров // Известия ВУЗов. Черная металлургия, - 2013. - Т. 12, - 62-64 с.

152. Коновалов, С.В. О влиянии электрического потенциала на скорость ползучести алюминия / С.В. Коновалов, В.И. Данилов, Л.Б. Зуев, Р.А. Филипьев, В.Е. Громов // ФТТ, - 2007. - T. 49, - 1389-1391 с.

153. Himpsel, F. J. Microscopic structure of the SiO2/Si interface / F.J. Himpsel, F.R. McFeely, A. Taleb-Ibrahimi, J.A. Yarmoff, G. Hollinger // Phys. Rev. B, - 1988. - vol. 38. - p. 6084-6096.

154. Баженов, А.В. Оптические свойства тонких пленок из плотноупакованных SiO2-сфер / А.В. Баженов, А.В. Горбунов, К.А. Алдушин, В.М. Масалов, Г.А. Емельченко // ФТТ, - 2002. - Т. 44, - 10261031 с.

155. Pai, P.G. Infrared spectroscopic study of SiOx films produced by plasma enhanced chemical vapor deposition / P.G. Pai, S.S. Chao, Y. Takagi, G. Lucovsky // J. Vac. Sci. Technol. A, - 1986. - vol. 4. - p. 689-694.

156. Shokri, B. FTIR analysis of silicon dioxide thin film deposited by metal organic-based PECVD / B. Shokri, M. Abbasi Firouzjah, S.I. Hosseini // ISPC-19, -2009. - vol. 2631. - p. 1-4.

157. Ильвес, В.Г. Структурные и магнитно-люминесцентные свойства допированного углеродом оксида алюминия / В.Г. Ильвес, М.Г. Зуев, А.М. Мурзакаев, С.В. Пряничников, С.Ю. Соковнин // ФТТ, - 2017. - Т. 59, - 13931405 с.

158. Шамин, С.Н. Рентгеновская и инфракрасная спектроскопия слоев, полученных совместным распылением разнесенных в пространстве источников SiO2 и Si / С.Н. Шамин, В.Р. Галахов, В.И. Аксенова, А.Н. Карпов, Н.Л. Шварц, З.Ш. Яновицкая, В.А. Володин, И.В. Антонова, Т.Б. Ежевская, J. Jedrzejewski, E. Savir, I. Balberg // ФТП, - 2010. - Т. 44, - 550-555 с.

159. Mamalimov, R.I. IR Spectroscopy study of the surface of commercial quartz ceramic specimens / R.I. Mamalimov, A.I. Shcherbakov, A.E. Chmel // J. Appl. Spectrosc., - 2013. - vol. 80. - p. 308-310.

160. Ocana, M. Polarization effects in the infrared spectra of a-quartz and a-cristobalite / M. Ocana, V. Fornes, J.V. Garcia-Ramos, C.J. Serna // Phys. Chem. Miner., - 1987. - vol. 14. - p. 527-532.

161. Pavlikov, A. Correlation between spin density and photoluminescence intensity in thermally oxidized porous silicon / A. Pavlikov, E. Konstantinova, V. Timoshenko // Phys. Status Solidi C, - 2011. - vol. 8. - p. 1928-1930.

162. Троян, П.Е. Исследование свойств пленок пористого диоксида кремния нанометровой толщины / П.Е. Троян, Ю.В. Сахаров, С.П. Усов // Доклады ТУСУРа, - 2010. - Т.1, - 118-122 с.

163. Федотов, Д.Ю. Усталостные испытания ленточных аморфных металлических сплавов на основе Со методами на растяжение и изгиб / Д.Ю. Федотов, В.А. Федоров, А.В. Яковлев, Т.Н. Плужникова, Д.Ю. Федотов, А.Д. Березнер // Вестник Тамбовского государственного университета. Серия: Естественные и технические науки, - 2016. - Т. 21, - 1396-1399 с.

164. Яковлев, А.В. Изменение магнитных свойств аморфных металлических сплавов, вызванное внешним воздействием / А.В. Яковлев, Т.Н. Плужникова, Д.Ю. Федотов, А.Д. Березнер, Ф.Д. Антониу // Вестник Тамбовского государственного университета. Серия: Естественные и технические науки, - 2016. - Т. 21, - 1453-1455 с.

165. Киттель, Ч. Введение в физику твердого тела / Ч. Киттель // М.: Наука, - 1978. - 791 с.

166. Базаров, И.П. Термодинамика / И.П. Базаров // М.: Высшая школа, -1991. - 376 с.

167. Wesenberg, D. Long-distance spin transport in a disordered magnetic insulator / D.Wesenberg, T. Liu, D. Balzar, M.Wu, B.L. Zink // Nature, - 2017. - vol. 13. - p. 987-993.

168. Conca, A. Low spin-wave damping in amorphous Co40Fe40B20 thin films / A. Conca, J. Greser, T. Sebastian, S. Klingler, B. Obry, B. Leven, B. Hillebrands // J. Appl. Phys., - 2013. - vol. 113. - p. 213909-1-213909-4.

169. Maleev, S.V. Polarized neutron scattering in magnets / S.V. Maleev // Physics-Uspekhi, - 2002. - vol. 45. - p. 569-596.

170. Okorokov, A.I. Study of spin waves in amorphous magnetic materials by polarized-neutron scattering / A.I. Okorokov, V.V. Runov, B.P. Toperverg, A.D. Tret'yakov, E.I. Mal'tsev, I.M. Puzei, V.E. Mikhailova // JETP Lett., - 1986. - vol. 43. - p. 503-507.

171. Grigoriev, S.V. Study of spin-wave dynamics in Fe65Ni35 ferromagnetic via small-angle polarized-neutron scattering / S.V. Grigoriev, E.V. Altynbayev, H. Eckerlebe, A.I. Okorokov // J. Surf. Invest.: X-Ray, Synchrotron Neutron Tech., -2014. - vol. 5. - p. 1027-1034.