Способ получения аморфных (стеклообразных) твердых тел

УДК 62 .746.58 (088.8) 82. Бюллетень4 я описания 28.11.82 публиковано 23. делам нзюбретен врмтнй ат икован20 а закалки из о,что аморфть в вндетонности при их еским решения способ полу. йствнем на ис 1Изобретение относится .к материаловедению, а именно к получению новых материалов в аморфном (стеклообразном) состоянии.Известен ряд способов получения аморфных (стеклообразных) твердых тел: осаж-,дение изпаровой фазы на подложку, охлаждаемую при низких температурах в глубокомвакууме; безэлектролизное осаждение изсильно пересыщенных водных растворов;закалка из жидкого состояния.Наиболее перспективным методом является закалка иэ жидкого состояния. В этомслучае аморфизацию жидкости, напримерметаллического расплава, проводят путембыстрого охлаждения со скоростью не менее Ов - О град/с, когда подавляется процесс кристаллизации при переходе из жид-кого состояния в твердое. Достижение сверхвысоких скоростей охлаждения жидкого расплава зависит от скорости теплоотвода, которая лимитируется теплопроводностью материала 1,Недостатком. этого способжидкого состояния является тные материалы удается получаких пленок, что создает трудприменении. Известны также способы получения монолитных образцов аморфйго (стеклообразного) материала, в частности метод последовательного сиамораживания металлического расплава на охлаждаемый вращающийся цилиндр. Медный цилиндр охлаждается водой и находится в вакуумной камере. Металлический расплав под внешним атмосферным давлением подается тонкой струйкой на внутреннюю поверхность вращающегося цилиндра. Образцы получаются в виде колец диаметром 10 см с поперечным сечением 8 Х 5 мм 2.Недостатком такого способа является значительная структурная и химическая мик ронеоднородность образцов по сечению, вызванная разной скоростью закалки каждого последующего слоя жидкого металла из-эа различной теплопроводности этих слоев, Кро. ме того, образуется слоистая структура в результате плохой свариваемости, отдельных слоев.При этом способ весьма трудоемок и не позволяет получать готовые изделия необходимой формы.Наиболее близким техничем к предлагаемому являетсчения аморфных тел с воздеходный материал высокого давления с последующим охлаждением.При воздействии статических давлений на исходный расплав удается зафиксировать аморфное состояние для аномальных веществ 3.Однако известный способ не позволяет фиксировать аморфное (стеклообразное) состояние для широкого класса веществ, что значительно ограничивает возможности применения известного метода,Цель изобретения - расширение диапазона обрабатываемых исходных кристаллических материалов.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему плавление исходного кристаллического материала, воздействие на него высокого давления и последующего охлаждения, на исходный кристаллический материал, воздействуют импульсным давлением со скоростью нарастания О - 10 кбар/с до величины, соответствующей температуре плавления, а охлаждение и снижение давления до нормальных условий осуществляют с той же скоростью путем адиабатического расширения.На чертеже представлена фазовая Р - Т диаграмма состояния конденсирован ных систем.Если на такой диаграмме изобразить в виде линий зависимости от давления температуры плавления исходного кристалла Тп (р) и температуры кристаллизации стекла (температуры расстекловывания), при которой стекло переходит в кристалл Ткр(р), то поле диаграммы расчленяется на три области существования конденсированных фаз: 1 - жидкость; 11 - кристалл; 111 - стекло (Ти , Т;Т - температуры исходного кристалла, его плавления и кристаллизации стекла, соответственно, при атмосферном давлении Тисх ( Т;,; Т,",л, Тщ, - температуры начала н конца плавления при соответствующем давлении Ри и Рк ).Процесс аморфиэации жйдкостй можно осуществить воздействием высоких импульсных давлений в адиабатических условиях, причем величину импульсных давлений можно оценить по известной скорости закалки из жидкого состояния при переходе жидкость-стекло.Общий процесс аморфизации (стеклование) исходного веществе состоит из его плавления и затвердевания соответственно при адиабатическом сжатии и расширении (путь аа на чертеже).Практическая реализация способа аморфизации (стеклования) данного вещества (металлы и их сплавы, полупроводники и т.д.) может быть осуществлена с помощью известной, например взрывной, техники получения импульсных давлений, при которой давления в десятки мегабар достигаются за весьма короткие времена (меньше 10 с), что позволяет получать скорость наращивания давления порядка Оо в б 2 кбар/с, необходимую для адиабатического процесса.формула изобретения20Способ получения аморфных (стеклообразных) твердых тел, включающий плавление исходного кристаллического материала,воздействие на него высокого давления ипоследующее охлаждение, отличающийсятем, что, с целью расширения диапазонаобрабатываемых исходных кристаллическихматериалов, на исходный кристаллическийматериал воздействуют импульсным давлением со скоростью нарастания "10-30О кбар/с до величины, соответствующейтемпературе плавления, а охлаждение и снижение давления до нормальных условийосуществляют с той же скоростью путемадиабатического расширения.35 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Мирошниченко И. С, Образование метастабильных фаз при затвердевании быстроохлажденных расплавов. - Сб. Росткристаллов, Ереван, 1975, Х 1, с. 337 в 3.2. Салли И. В. Кристаллизация при сверхбольших скоростях охлаждения. Киев, Наумова думка, 1972, с. 9.3, НцЬ Тетрега 1 цге - НьЬ Ргеззцге,977, чо. 9, рр. 645 в 6, 652 в 6.97598 ТкрТиЪ Заведение Реда Зака оль 3035.ал ПП г. Ужго Г. без вершенкоб/ 3ВН ИИП СоставительТехред И. ВереТираж 852И Государственногоделам изобретенийосква, Ж - 35, РауПатент,Т, Королевас Корректор Н, КПодписноекомитета СССРи открытийшская наб., д. 45Род, ул. Проектная, 4