Особенности фазообразования и свойства неравновесно закристаллизованных сплавов с высокой положительной энергией смещения
Методом модернизированного ионно-плазменного напыления (ИПН) в пленках сплавов Fe–Ag, Fe–Bi, Fe–Co–Ag и Ni–Ag, компоненты которых не смешиваются в жидком состоянии, получены метастабильные состояния, включая аморфную и нанокристаллическую фазы. Определены периоды кристаллических решеток и размеры кр...
Saved in:
| Date: | 2009 |
|---|---|
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2009
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5981 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Особенности фазообразования и свойства неравновесно закристаллизованных сплавов с высокой положительной энергией смещения / С.И. Рябцев // Физика и техника высоких давлений. — 2009. — Т. 19, № 2. — С. 66-75. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859707377926799360 |
|---|---|
| author | Рябцев, С.И. |
| author_facet | Рябцев, С.И. |
| citation_txt | Особенности фазообразования и свойства неравновесно закристаллизованных сплавов с высокой положительной энергией смещения / С.И. Рябцев // Физика и техника высоких давлений. — 2009. — Т. 19, № 2. — С. 66-75. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Методом модернизированного ионно-плазменного напыления (ИПН) в пленках сплавов Fe–Ag, Fe–Bi, Fe–Co–Ag и Ni–Ag, компоненты которых не смешиваются в жидком состоянии, получены метастабильные состояния, включая аморфную и нанокристаллическую фазы. Определены периоды кристаллических решеток и размеры кристаллитов неравновесных фаз, установлены температуры их распада при нагреве с постоянной скоростью. Измерены электрические и гистерезисные магнитные свойства пленок в напыленном и термообработанных состояниях, обсуждены полученные результаты.
Методом модернізованого іонно-плазмового напилення в плівках сплавів Fe–Ag, Fe–Bi, Fe–Co–Ag і Ni–Ag, компоненти яких не змішуються в рідкому стані, отримано метастабільні стани, включаючи аморфну і нанокристалічну фази. Визначено періоди кристалічних решіток і розміри кристалітів нерівноважних фаз, встановлено температури їх розпаду при нагріві з постійною швидкістю. Зміряно електричні і гістерезисні магнітні властивості плівок в напиленому і термообробленому станах, і обговорено отримані результати.
The Fe–Ag, Fe–Bi, Fe–Co–Ag and Ni–Ag films were produced by modernized method of ion-plasma sputtering. The metastable states including amorphous and nanocrystalline phases were obtained in the wide concentration intervals of alloys. The lattice parameters and sizes of crystals of metastable phases as well as temperatures of their decomposition at constant rate heating were determined. The electrical and hysteresis magnetic characteristics of as-deposited and heat treated films were measured. The explanation of obtained results was offered.
|
| first_indexed | 2025-12-01T03:54:48Z |
| format | Article |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 2
66
PACS: 81.15.Fg, 61.43.Dq, 64.60.My, 75.70.–i
С.И. Рябцев
ОСОБЕННОСТИ ФАЗООБРАЗОВАНИЯ И СВОЙСТВА
НЕРАВНОВЕСНО ЗАКРИСТАЛЛИЗОВАННЫХ СПЛАВОВ
С ВЫСОКОЙ ПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ ЭНЕРГИЕЙ СМЕЩЕНИЯ
Днепропетровский национальный университет им. О. Гончара
пр. Гагарина, 72, г. Днепропетровск, 49050, Украина
E-mail: siryabts@mail.ru
Методом модернизированного ионно-плазменного напыления (ИПН) в пленках
сплавов Fe–Ag, Fe–Bi, Fe–Co–Ag и Ni–Ag, компоненты которых не смешиваются в
жидком состоянии, получены метастабильные состояния, включая аморфную и
нанокристаллическую фазы. Определены периоды кристаллических решеток и
размеры кристаллитов неравновесных фаз, установлены температуры их распада
при нагреве с постоянной скоростью. Измерены электрические и гистерезисные
магнитные свойства пленок в напыленном и термообработанных состояниях, об-
суждены полученные результаты.
Введение
В последнее время значительно возрос интерес к материалам на основе
компонентов с сильно ограниченной взаимной растворимостью в жидком
состоянии. К особенностям таких систем относятся: большая разница удель-
ного веса компонентов, наличие монотектического превращения, склон-
ность к расслоению в жидком состоянии в широком температурно-
концентрационном интервале, что однозначно указывает на высокую поло-
жительную теплоту смешения компонентов сплава. Эти факторы значитель-
но усложняют использование систем несмешивающихся компонентов в
промышленности и сфере высоких технологий. Однако применение экстре-
мально неравновесных условий получения или обработки материала позво-
ляет преодолеть эффекты положительной энтальпии смешения. Известно
также, что процесс закалки из жидкого состояния сопровождается возникно-
вением высоких внутренних давлений, часто приводящих к образованию
фаз высокого давления [1]. Все это, а так же большое число подобных сис-
тем (около 200 систем типа металл–металл) определяют актуальность и пер-
спективность исследования нового для промышленности класса материалов.
К настоящему времени в системах несмешиваемых компонентов, которые
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 2
67
характеризуются аномально большой положительной энергией смешения,
разными методами (преимущественно закалки из паровой фазы) уже полу-
чено достаточно много однофазных сплавов: аморфных фаз и сильнопере-
сыщенных твердых растворов [2–6].
Цель работы заключалась в определении влияния экстремально высоких
скоростей охлаждения, достигаемых в методе ИПН [7], на особенности фа-
зообразования сплавов (Ni, Fe, Co)–(Ag, Bi), компоненты которых практиче-
ски не смешиваются даже в жидком состоянии, и на их электрические и
магнитные свойства.
Методика эксперимента
Закалку из парообразного состояния (ЗПС) проводили с помощью модер-
низированного метода трехэлектродного ионно-плазменного распыления
наборных мишеней [7]. Последние представляли собой отдельные паралле-
лепипеды чистых (не ниже 99.99%) элементов размером 20 × 20 mm и высо-
той 5 mm, разделенных между собой барьерными ячейками с функцией
электростатических линз, позволяющих в 5–7 раз увеличивать скорость рас-
пыленных из мишени атомов элементов перед соударением с подложкой, на
которую проводилось осаждение. Скорость охлаждения осаждаемых атомов
из парообразного состояния по теоретическим оценкам может достигать
1013–1015 K/s [8], что на 7–8 порядков превышает максимальные скорости
охлаждения, которые реализуются в процессе закалки из жидкого состояния
(ЗЖС). Напыление производили на ситалловые подложки, а также на свежий
скол монокристалла NaCl. Для оценки составов получаемых пленок исполь-
зовали специальную методику [7], учитывавшую зависимость между отно-
сительной площадью распыления, которую занимает элемент, и его содер-
жанием в осажденной пленке. Данная методика позволяет определять состав
пленок с точностью до ±2 at.%.
Пленки толщиной 0.02–0.7 μm, напыленные на монокристальные под-
ложки, после растворения соли использовали для структурных исследований
методами электронной микроскопии на просвет в микроскопе УЭМВ-100К и
рентгеноструктурного анализа на установке УРС-2.0 в фильтрованном ко-
бальтовом Kα-излучении. Пленки, полученные в идентичных условиях на-
пыления на ситалловые подложки, были использованы для изучения терми-
ческой устойчивости и физических свойств неравновесных структур. Изме-
рения коэрцитивной силы Hc пленок проводили на вибрационном магнито-
метре в максимальном намагничивающем поле 1 Т, приложенном парал-
лельно и перпендикулярно поверхности пленок.
Объектами исследования в настоящей работе были пленки сплавов сле-
дующих составов: Ni–(21, 26, 28, 30, 36, 42, 45, 53, 71, 88) at.% Ag, Fe–(12,
23, 49) at.% Ag, Fe–(5, 10, 18) at.% Bi, Co65Fe28Ag7, Co62Fe24Ag14 и
Co56Fe24Ag20. Равновесные диаграммы состояния изученных бинарных сис-
тем Ni–Ag, Fe–Ag, Fe–Bi, а также Co–Ag характеризуются чрезвычайно низ-
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 2
68
кой взаимной растворимостью компонентов даже при эвтектических темпе-
ратурах и наличием широких температурно-концентрационных интервалов
расслоения в жидком состоянии [9].
Экспериментальные результаты и их обсуждение
Наиболее подробно в настоящей работе изучены пленки сплавов системы
Ni–Ag, поскольку эта система была объектом многочисленных эксперимен-
тальных исследований и моделирования [4], что позволяет рассматривать ее в
качестве модельной для оценки эффективности метода ИПН. Рентгенофазо-
вый анализ напыленных пленок показал, что на рентгенограммах сплавов с
концентрациями < 21 at.% и > 42 at.% Ag присутствовали преимущественно
линии Ni и Ag соответственно (рис. 1,a), в то время как дифракционные карти-
ны сплавов с промежуточными составами содержали диффузное гало (рис. 1,б).
Расчеты показали, что постоянные ГЦК-решеток Ni и Ag отличались от зна-
чений для чистых элементов (рис. 1,a), что свидетельствует о формировании в
указанных концентрационных интервалах пересыщенных твердых растворов,
насыщенность которых возрастает с увеличением степени легирования.
Наличие на дифракционных картинах диффузного максимума, аналогич-
ного приведенному на рис. 1,б, свидетельствует о существенном подавлении
процесса кристаллизации (формировании так называемых «рентгеноаморф-
ных фаз» [4]). В то же время оценка размеров областей когерентного рассея-
ния (ОКР) по полуширине этого максимума с помощью уравнения
Селякова–Шеррера [10] дала значение 1.54 nm, что типично для металличе-
ских сплавов с аморфной структурой [2]. Следует отметить, что аналогич-
ные дифракционные картины наблюдались в пленках Ni–Ag в диапазоне
концентраций 20–60 at.% Ag, полученных магнетронным распылением [4].
0 20 40 60 80 100
0.35
0.36
0.37
0.38
0.39
0.40
0.41
a,
n
m
Ag, at.%
Am
30 40 50 60 70 80
In
te
ns
ity
, a
rb
. u
ni
ts
2θ, deg
а б
Рис. 1. Концентрационная зависимость периода решетки свеженапыленных пленок
Ni–Ag и интервалы существования метастабильных фаз (а) и рентгенограмма све-
женапыленной пленки Ni64Ag36 (б)
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 2
69
а б
Рис. 2. Структура свеженапыленных пленок Co65Fe28Ag7 (×28000) (а) и соответст-
вующая электроннограмма (б)
Проведенные в этих работах исследования методами высокоразрешающей
просвечивающей электронной микроскопии в сочетании с результатами мо-
делирования показали, что пленки имеют истинно аморфную структуру, хо-
тя и неоднородную на атомном масштабе. Эта неоднородность заключается
в наличии наномасштабных кластеров, состоящих преимущественно из од-
ноименных атомов, а ее внешним проявлением является сложная форма ди-
фракционного максимума, аналогичная приведенной на рис. 1,б.
Подобный вид (наличие широких максимумов) имела и электронограмма
пленки Co65Fe28Ag7, микроструктура которой не имела дифракционного
контраста, характерного для кристаллических структур (рис. 2). Однако
оценки ОКР для этой пленки показали, что они составляют около 3 nm, что
свидетельствует о нанокристаллическом характере ее микроструктуры. С
увеличением содержания кобальта (Co62Fe24Ag14 и Co56Fe24Ag20) в пленках
наблюдалось формирование дисперсных кристаллитов твердого раствора Ag
и фазы FeCo c упорядоченной ОЦК-структурой.
В отличие от тройных сплавов Fe–Co–Ag в пленках бинарных сплавов
Fe–Ag наблюдалось формирование только смеси двух твердых растворов на
основе компонентов. И хотя средний размер этих структурных составляю-
щих имел тенденцию к снижению при
возрастании концентрации Ag, в ча-
стности размер кристаллов α-Fe
уменьшался от 200 до 9 nm, а Ag – до
18 nm (рис. 3), степень дисперсности
структуры этих пленок была ниже,
чем исследованных выше сплавов.
Необходимо отметить, что аналогич-
ный фазовый состав (смесь наномас-
штабных кристаллитов двух твердых
растворов) имели пленки Ag–Fe тол-
щиной 0.2 μm, полученные магне-
тронным распылением [6].
Несколько неожиданный результат
был получен при изучении структуры
напыленных пленок сплавов Fe–Bi.
40 60 80 100
In
te
ns
ity
, a
rb
. u
ni
ts
2θ, deg
Рис. 3. Рентгенограмма свеженапы-
ленной пленки Fe51Ag49
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 2
70
Рентгенограммы этих пленок содер-
жали преимущественно линии α-Fe и
равновесной модификации висмута с
ромбоэдрической решеткой, что со-
гласуется с результатами исследова-
ний пленок сплавов этой системы, по-
лученных магнетронным распылени-
ем [5]. По мере увеличения концен-
трации Bi до 18 at.% размер кристал-
лов α-Fe снижался до 6 nm, а на ди-
фракционных картинах пленок появи-
лись дополнительные слабые рефлек-
сы, угловое положение которых соот-
ветствует ОЦК-фазе с периодом 0.378 ±
± 0.001 nm. Учитывая, что согласно
имеющимся в литературе данным [11]
при давлении 7.75 GPa в чистом Bi
наблюдалось формирование ОЦК-
фазы с постоянной решетки а = 0.377 nm, для уточнения фазового состава
пленок Fe–Bi была получена пленка чистого Bi толщиной 2.9 μm. Анализ
рентгенограммы этой пленки (рис. 4) показал, что, наряду с размытыми ли-
ниями ромбоэдрического Bi, она содержит узкие рефлексы ОЦК-фазы с пе-
риодом 0.380 nm. Термическая обработка пленки Bi (нагрев до температуры
613 K) приводит к исчезновению линий ОЦК-фазы, что указывает на ее ме-
тастабильную природу.
Таким образом, результаты структурных исследований свидетельст-
вуют о высокой эффективности модернизированного метода ИПН для
получения материалов с метастабильными структурами даже в сплавах,
компоненты которых не смешиваются в жидком состоянии. Известно
[2], что в системах с положительной энергией смешения энергетические
барьеры для формирования однородных структур достаточно высоки и
для их преодоления необходимо, чтобы кинетическая энергия попадаю-
щих на подложку атомов превышала высоту этих барьеров. По расчет-
ным оценкам, приведенным в работе [12], значения энергий смешения
для сплавов Ag–Ni, Ag–Со, Ag–Fe и Fe–Bi составляют соответственно
52, 63, 94 и 80 kJ/mol. Как показано выше, наблюдается корреляция меж-
ду этими величинами и минимальными значениями упорядоченных об-
ластей (ОКР или размеры нанокристаллов) в напыленных пленках (1.54,
3, 9 и 6 nm соответственно). Установленная корреляция свидетельствует о
важной роли термодинамического фактора в процессе формирования не-
равновесных состояний в напыленных пленках и о необходимости повы-
шения кинетической энергии атомов в методе ИПН для получения более
однородных структур.
40 60 80
In
te
ns
ity
, a
rb
. u
ni
ts
2θ, deg
Рис. 4. Рентгенограмма свеженапылен-
ной пленки Bi. Стрелками отмечены
линии (110), (200) и (210) метастабиль-
ной ОЦК-модификации с a = 0.380 nm
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 2
71
Термическую устойчивость неравновесных структур оценивали по тем-
пературам начала необратимых изменений относительного электросопро-
тивления пленок R/R0 (R0 – начальное сопротивление) при нагреве с посто-
янной скоростью. Как видно из результатов, приведенных на рис. 5, незави-
симо от характера структуры пленок на измеренных зависимостях R(T)/R0
наблюдается единственный спад электросопротивления, обусловленный
структурными перестройками. Рентгенографические исследования образцов,
охлажденных от температур, соответствующих завершающим стадиям пре-
вращения, показали, что их фазовый состав соответствует равновесным диа-
граммам, т.е. смесям чистых металлов в бинарных системах и Ag + FeCo в
системе Fe–Co–Ag с постоянными решеток, практически совпадающими с
табличными значениями.
Анализ зависимостей R(T)/R0 свидетельствует, что температуры начала
необратимых изменений определяются прежде всего химическим составом
сплава и имеют тенденцию к снижению при увеличении концентрации ком-
понента с более низкой температурой плавления. Так, температуры начала
распада пересыщенных твердых растворов в пленках Fe88Ag12, Fe77Ag23 и
Fe51Ag49 составляют 683, 643 и 583 K соответственно, термическая устойчи-
вость пленок Fe–Co–Ag при увеличении содержания серебра снижается от 700
до 650 K, а в пленках Fe–Bi с ростом концентрации висмута от 5 до 18 at.% –
уменьшается от 685 до 505 K. Исследования также показали, что темпера-
турные коэффициенты электросопротивления (ТКС) в зависимости от соста-
ва и структуры пленок могут быть как положительными, так и отрицатель-
ными (рис. 5). Подробный анализ факторов, определяющих термическую
устойчивость неравновесных структур в изученных пленках, выходит за
рамки настоящей работы. Тем не менее следует отметить, что все процессы
распада характеризуются низкими
значениями энергии активации. В ча-
стности, значения этого параметра,
определенные по известному методу
Киссинджера [13] (сдвигу температу-
ры начала превращений при измене-
нии скорости нагрева), для сплавов
Fe51Ag49, Fe82Bi18 и Ni79Ag81 состав-
ляют 4160, 4820 и 1820 K соответст-
венно, что примерно на порядок ниже,
чем для процессов распада неравно-
весных структур в сплавах, получен-
ных закалкой из жидкого состояния.
Следует отметить, что отмеченная
особенность является характерной для
пленок, полученных закалкой из па-
ровой фазы [8], и, по всей видимости,
400 600 800
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
R/
R 0
T, K
1
2
3
4
Рис. 5. Изменение относительного
электросопротивления R(T)/R0 свеже-
напыленных пленок при нагреве со
скоростью 18 K/min: 1 – Co65Fe28Ag7;
2 – Fe82Bi18; 3 – Fe77Ag23; 4 – Ni64Ag36
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 2
72
обусловлена повышенным высоким
вкладом поверхностной диффузии.
Как видно из рис. 5, при нагреве
пленки Ni64Ag36 с аморфной струк-
турой ее электросопротивление
практически не меняется до начала
кристаллизации (кривая 4). С учетом
того, что сплавы с низким ТКС
представляют большой практиче-
ский интерес, для пленок этой сис-
темы были проведены измерения
поверхностного электросопротивле-
ния RS и его температурной зависи-
мости. Как видно из рис. 6, обе эти
характеристики в зависимости от
состава меняются немонотонным
образом, что свидетельствует о существенной роли структурного состояния.
В частности, формирование аморфной фазы в пленках приводит к заметно-
му возрастанию величины RS (до ~ 6 Ohm/sq) и резкому снижению ТКС (до
3·10–6 K–1).
Ввиду того, что все исследованные в работе пленки содержали атомы
ферромагнитных компонентов, представлялось интересным оценить их
магнитные характеристики, в частности намагниченность насыщения и ко-
эрцитивную силу Hc, которая является структурно-зависящей величиной.
Измерения, результаты которых приведены в таблице, показали, что напы-
ленные пленки обладают относительно высокой коэрцитивной силой, а ис-
пользованное в измерениях поле 1 T оказалось недостаточным для дости-
жения состояния насыщения в некоторых образцах. Тем не менее из полу-
ченных результатов следует, что увеличение концентрации диамагнитного
компонента в сплаве приводит к уменьшению намагниченности, а отжиг
(выдержка 5 min при температурах завершения распада) – к возрастанию
коэрцитивной силы (до 152 kA/m в пленке Fe77Ag23). Характерной для всех
пленок особенностью является существенная магнитная анизотропия (раз-
личие значений Hc, измеренных при различной ориентации относительно
приложенного поля), уровень которой выше в термообработанных пленках
(таблица). Наиболее вероятная причина этого заключается в преимущест-
венной ориентации формирующихся при закалке нанокристаллов, которая
усиливается в процессе их роста [6]. Из результатов, приведенных на рис. 6
и в таблице, также следует, что вариации состава и режимов термообра-
ботки приводят к существенному изменению электрических и магнитных
свойств напыленных пленок систем с высокой положительной энергией
смешения, что важно с точки зрения перспективы их практического при-
менения.
0 20 40 60 80 100
2
4
6
0.5
1.0
1.5
2.0
R S, O
hm
/s
q
Ag, at.%
T
C
R
, 1
0–5
K
–1
Рис. 6. Концентрационные зависимости
поверхностного сопротивления RS (–●–)
и ТКС (–○–) свеженапыленных пленок
Ni–Ag
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 2
73
Таблица
Результаты анализа кривых размагничивания пленок Fe–Bi, Fe–Ag и Fe–Co–Ag
Состав Состояние
образца
Взаимное положе-
ние поля и пленки
Hc,
kA/m
Br, arb.
units
B1Т, arb.
units d, μm
Fe ТО 0.4 8.04 15* 0.4
Исходное 0.39 4.4 14.3*
ТО
║
4.1 7 13.5*
Исходное 8.9 2.2 10.2
Fe90Bi10
ТО ┴ 12.9 1.4 7.3
0.27
Исходное 2.5 8.7 4.0*
Fe82Bi18 ТО 10.2 4.9 7.5* 0.54
Исходное 1.5 1.0 14.1*║
2.2 2.1 2.3*Co65Fe28Ag7 ТО
┴ 18.3 0.5 1.3
0.48
Исходное 4.2 2.4 10.0*
Co62Fe24Ag14 ТО 12.1 9.2 11.3* 0.54
Исходное 0.6 4.5 6.5*║
22 1.6 2.1*Co56Fe24Ag20 ТО
┴ 81.2 0.5 3.1
0.66
Исходное 1.6 3.5║ 11.9 10.5 12*
Fe77Ag23 ТО
┴ 152 1.5 3.7
Исходное 0.6 0.6║ 22 4.0 7*
Fe51Ag49 ТО
┴ 0.5 0.6 1.2
0.26
Примечание. Исходное состояние – свеженапыленные образцы; ТО –
термообработанные образцы; ║, ┴ – соответственно параллельное и перпен-
дикулярное положения поля и пленки; * – индукция насыщения.
Выводы
Показано, что в результате закалки из парообразного состояния методом
ионно-плазменного напыления систем Ni–Ag, Fe–Со–Ag, Fe–Bi и Fe–Ag, ха-
рактеризующихся несмешиваемостью компонентов в жидком состоянии,
образуются аморфные и нанокристаллические структуры, максимальная сте-
пень однородности которых коррелирует с величиной энергии смешения ком-
понентов. В частности, по мере убывания энергии смешения от 94 до 52 kJ/mol
в ряду систем Fe–Bi, Ag–Fe, Ag–Со и Ag–Ni минимальный размер наномас-
штабных кристаллитов снижается от 9 до 3 nm (в системе Ag–Fe–Co), а в
сплавах Ag–Ni формируется аморфная фаза с размерами ОКР 1.54 nm.
Впервые установлено, что в пленках Bi и сплавов Fe–Bi, полученных ме-
тодом ИПН, формируется метастабильная ОЦК-модификация, аналогичная
фазе, образующейся в чистом висмуте при давлении 7.75 GPa.
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 2
74
Переход метастабильных структур в равновесное состояние осуществля-
ется в одну стадию, а температуры начала распада метастабильных структур
в исследованных пленках при нагреве со скоростью 18 K/min, лежащие в
пределах 700–505 K, в каждой системе сплавов возрастают по мере повыше-
ния концентрации более тугоплавкого компонента.
Показано, что электрические и гистерезисные магнитные свойства иссле-
дованных пленок меняются в широких пределах в зависимости от состава и
структурного состояния. Установлены составы и условия получения пленок
с низкими (~ 10–5 K–1) значениями температурного коэффициента сопротив-
ления и высокой (≥ 150 kA/m) коэрцитивной силой, перспективные для ис-
пользования соответственно в качестве тонкопленочных прецизионных ре-
зисторов и носителей информации.
1. В.Ф. Башев, ФТВД 8, № 1, 13 (1998).
2. E. Ma, Prog. Mater. Sci. 50, 413 (2005).
3. G. Cheng, H. Sang, G. Ni, H. Chen, Y. Du, X. Gong, Nanostructured materials 10,
1153 (1998).
4. J.H. He, H.W. Sheng, P.J. Schilling, C.-L. Chien, E. Ma, Phys. Rev. Lett. 86, 2826
(2001).
5. J.-H. Hsu, J.T. Lee, C.-R. Chang, M.T. Lin, J. Magn. Magn. Mater. 226–230, 502
(2001).
6. H. Wan, A. Tsoukatos, G.C. Hadjipanayis, Z.G. Li, J. Liu, Phys. Rev. B49, 1524
(1994).
7. В.Ф. Башев, Ф.Ф. Доценко, И.С. Мирошниченко, В.М. Пасальский, ФММ № 2,
60 (1992).
8. Быстрозакаленные металлы, Б. Кантор (ред.), Металлургия, Москва (1983).
9. T.B. Massalski, Binary Alloy Phase Diagrams, ASM International, Materials Park,
Ohio (1993).
10. Я.С. Уманский, Ю.А. Скаков, А.Н. Иванов, Л.Н. Расторгуев, Кристаллография,
рентгенография и электронная микроскопия, Металлургия, Москва (1982).
11. Свойства элементов. Справочник, Металлургия, Москва (1976).
12. A.R. Miedema, P.F. de Chatel, F.R de Boer, Physica B100, 1 (1980).
13. H.E. Kissinger, J. Research NBS 57, 217 (1956).
С.І. Рябцев
ОСОБЛИВОСТІ ФАЗОУТВОРЕННЯ І ВЛАСТИВОСТІ
НЕРІВНОВАЖНО ЗАКРИСТАЛІЗОВАНИХ СПЛАВІВ З ВИСОКОЮ
ПОЗИТИВНОЮ ЕНЕРГІЄЮ ЗМІШЕННЯ
Методом модернізованого іонно-плазмового напилення в плівках сплавів Fe–Ag,
Fe–Bi, Fe–Co–Ag і Ni–Ag, компоненти яких не змішуються в рідкому стані, отри-
мано метастабільні стани, включаючи аморфну і нанокристалічну фази. Визначено
періоди кристалічних решіток і розміри кристалітів нерівноважних фаз, встановле-
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 2
75
но температури їх розпаду при нагріві з постійною швидкістю. Зміряно електричні і
гістерезисні магнітні властивості плівок в напиленому і термообробленому станах, і
обговорено отримані результати.
S.I. Ryabtsev
PHASE FORMATION PECULIARITIES AND PROPERTIES
OF NONEQUILIBRIUM SOLIDIFICATED ALLOYS WITH HIGH POSITIVE
ENERGY OF MIXING
The Fe–Ag, Fe–Bi, Fe–Co–Ag and Ni–Ag films were produced by modernized method of
ion-plasma sputtering. The metastable states including amorphous and nanocrystalline
phases were obtained in the wide concentration intervals of alloys. The lattice parameters
and sizes of crystals of metastable phases as well as temperatures of their decomposition
at constant rate heating were determined. The electrical and hysteresis magnetic charac-
teristics of as-deposited and heat treated films were measured. The explanation of ob-
tained results was offered.
Fig. 1. Compositional dependence of the lattice parameter of as-deposited Ni–Ag films
and intervals of existence of the metastable phases (а) and X-ray diffraction pattern of the
as-deposited Ni64Ag36 film (б)
Fig. 2. Structure of the as-deposited Co65Fe28Ag7 films (×28000) (а) and the associated
diffraction pattern (б)
Fig. 3. X-ray diffraction pattern of the as-deposited Fe51Ag49 film
Fig. 4. X-ray diffraction pattern of the as-deposited Bi film. The arrows mark the diffrac-
tion peaks (110), (200) and (210) of the bcc metastable modification with a = 0.380 nm
Fig. 5. Changes of electrical resistance ratio R(T)/R0 as a function of temperature for the
as-deposited films heated at a rate of 18 K/min: 1 – Co65Fe28Ag7; 2 – Fe82Bi18; 3 –
Fe77Ag23; 4 – Ni64Ag36
Fig. 6. Compositional dependences of the surface resistance RS (–●–) and temperature
coefficient of resistance (–○–) for the as-deposited Ni–Ag films
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-5981 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0868-5924 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T03:54:48Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Рябцев, С.И. 2010-02-12T17:54:15Z 2010-02-12T17:54:15Z 2009 Особенности фазообразования и свойства неравновесно закристаллизованных сплавов с высокой положительной энергией смещения / С.И. Рябцев // Физика и техника высоких давлений. — 2009. — Т. 19, № 2. — С. 66-75. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 0868-5924 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5981 Методом модернизированного ионно-плазменного напыления (ИПН) в пленках сплавов Fe–Ag, Fe–Bi, Fe–Co–Ag и Ni–Ag, компоненты которых не смешиваются в жидком состоянии, получены метастабильные состояния, включая аморфную и нанокристаллическую фазы. Определены периоды кристаллических решеток и размеры кристаллитов неравновесных фаз, установлены температуры их распада при нагреве с постоянной скоростью. Измерены электрические и гистерезисные магнитные свойства пленок в напыленном и термообработанных состояниях, обсуждены полученные результаты. Методом модернізованого іонно-плазмового напилення в плівках сплавів Fe–Ag, Fe–Bi, Fe–Co–Ag і Ni–Ag, компоненти яких не змішуються в рідкому стані, отримано метастабільні стани, включаючи аморфну і нанокристалічну фази. Визначено періоди кристалічних решіток і розміри кристалітів нерівноважних фаз, встановлено температури їх розпаду при нагріві з постійною швидкістю. Зміряно електричні і гістерезисні магнітні властивості плівок в напиленому і термообробленому станах, і обговорено отримані результати. The Fe–Ag, Fe–Bi, Fe–Co–Ag and Ni–Ag films were produced by modernized method of ion-plasma sputtering. The metastable states including amorphous and nanocrystalline phases were obtained in the wide concentration intervals of alloys. The lattice parameters and sizes of crystals of metastable phases as well as temperatures of their decomposition at constant rate heating were determined. The electrical and hysteresis magnetic characteristics of as-deposited and heat treated films were measured. The explanation of obtained results was offered. ru Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України Особенности фазообразования и свойства неравновесно закристаллизованных сплавов с высокой положительной энергией смещения Особливості фазоутворення і властивості нерівноважно закристалізованих сплавів з високою позитивною енергією змішення Phase formation peculiarities and properties of nonequilibrium solidificated alloys with high positive energy of mixing Article published earlier |
| spellingShingle | Особенности фазообразования и свойства неравновесно закристаллизованных сплавов с высокой положительной энергией смещения Рябцев, С.И. |
| title | Особенности фазообразования и свойства неравновесно закристаллизованных сплавов с высокой положительной энергией смещения |
| title_alt | Особливості фазоутворення і властивості нерівноважно закристалізованих сплавів з високою позитивною енергією змішення Phase formation peculiarities and properties of nonequilibrium solidificated alloys with high positive energy of mixing |
| title_full | Особенности фазообразования и свойства неравновесно закристаллизованных сплавов с высокой положительной энергией смещения |
| title_fullStr | Особенности фазообразования и свойства неравновесно закристаллизованных сплавов с высокой положительной энергией смещения |
| title_full_unstemmed | Особенности фазообразования и свойства неравновесно закристаллизованных сплавов с высокой положительной энергией смещения |
| title_short | Особенности фазообразования и свойства неравновесно закристаллизованных сплавов с высокой положительной энергией смещения |
| title_sort | особенности фазообразования и свойства неравновесно закристаллизованных сплавов с высокой положительной энергией смещения |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5981 |
| work_keys_str_mv | AT râbcevsi osobennostifazoobrazovaniâisvoistvaneravnovesnozakristallizovannyhsplavovsvysokoipoložitelʹnoiénergieismeŝeniâ AT râbcevsi osoblivostífazoutvorennâívlastivostínerívnovažnozakristalízovanihsplavívzvisokoûpozitivnoûenergíêûzmíšennâ AT râbcevsi phaseformationpeculiaritiesandpropertiesofnonequilibriumsolidificatedalloyswithhighpositiveenergyofmixing |