Получение больших скоростей охлаждения жидкого металла
Существует ряд методов получения таких скоростей.
1. Высокоскоростное ионно-плазменное и термическое распыления материала с последующей конденсацией паров на охлаждаемую жидким азотом подложку. Скорость охлаждения около 1013 К/с.
2. Оплавление тонких поверхностных слоев деталей лазерным лучом, при этом высокая скорость охлаждения обеспечивается быстрым отводом тепла в глубокие слои металла. Скорость охлаждения 107…109 К/с.
3. Закалка из жидкого состояния. Скорость охлаждения 106… 1010К/с.
Закалка из жидкого состояния — основной метод получения металлических стекол. Схема установки для получения металлического стекла в виде ленты приведена на рис. 8.4. Установка состоит из трех вакуумных камер 1. В верхней камере осуществляется расплавление металла плазменной горелкой 6, в средней расположен медный диск 3, нижняя является вакуумным резервуаром. Водоохлаждаемый медный тигель 4 расположен на стенке, разделяющей верхнюю и среднюю камеры. После помещения металла 5 в тигель откачивают воздух для создания вакуума с давлением Ю-4 Па, затем в верхнюю и среднюю камеры подают аргон под давлением (5…8)-104 Па. После расплавления материала давление в средней камере сбрасывается до 104 Па с помощью дроссельного клапана 2. Под действием разности давления расплав поступает в среднюю камеру и попадает на вращающийся медный диск. При непрерывной подаче жидкого металла образуется лента с аморфной структурой.
Аморфная структура металлических стекол нестабильна, она стремится перейти в более равновесную форму, т. е. кристаллическую. Это происходит при нагреве выше температуры кристаллизации Ткр: Ткр = (0,4… 0,65) Тт, где Тт — температура плавления. Применение этих материалов ограничено температурой. Свои свойства они сохраняют лишь ниже Ткр. Кроме того, сортамент их выпуска ограничен, в основном это тонкая фольга, ленты, нити, так как при больших сечениях невозможно добиться сверхвысоких скоростей охлаждения. Основная область применения — микроэлектроника и радиоэлектроника, где используется фольга и необходимо нанесение тонких пленок аморфных металлов на полупроводниковые или изолирующие подложки. Однако такое применение аморфных металлических сплавов определяется не только и не столько технологическими соображениями, сколько их свойствами. Металлические стекла обладают особыми электрическими и магнитными свойствами. Так, удельное электросопротивление сплава Ni80Si7B80 в 1,5 раза больше, чем у нихрома (традиционный сплав с высоким сопротивлением).
14.04.2011, 1301 просмотр.
