Внешние факторы, регулирующие процесс

Стеклообразования

Основным внешним фактором, определяющим стеклообразование, является скорость охлаждения расплава. Область стеклообразования в конкретной системе можно существенно расширить, увеличивая скорость охлаждения.

Так закалкой из жидкого состояния получают в аморфном (стекловидном) состоянии как металлоидные (Ge, Te, Si, Bi, Sb, As), так и типично металлические элементы (Fe, Ni, Pd, V, Cr и другие). Перевод монометаллических расплавов в стеклообразное состояние очень затруднен. Например, никель в аморфном состоянии получают при скорости охлаждения расплава порядка W_охл = 10¹⁰ К/с.

Сплавление металлов с металлоидами облегчает процесс стеклообразования. На процесс стеклования влияют:

- характер межатомных связей;

- тип диаграммы состояния и другие факторы.

Условия образования металлических стекол:

1. Наличие в системе эвтектики с низкой температурой плавления;

2. Различные размеры атомов;

3. Наличие валентных электронов у атомов металлов;

4. В сплавах переходный металл-металлоид содержание последних должно быть не меньше 15-20 ат.%.

Главное – создать в процессе охлаждения условия, исключающие кристаллизацию, т.е. переход от неупорядоченной структуры к упорядоченной. Присутствие металлоидов затрудняет переход атомов металлов в возможные узлы кристаллической решётки. Несферические силовые поля не позволяют свободно проворачиваться и перемещаться плотно упакованным атомам металлических сплавов при переохлаждении.

Как правило, для получения аморфного состояния используют металлические сплавы системы Fe-Co-Cr-Si-B. Расплав металла выливается из индукционной печи через узкую щель огнеупорной насадки на быстро вращающийся водоохлаждаемый бронзовый барабан. Температура металла за очень малые доли секунды, практически мгновенно, снижается от 1500-1600^оС до комнатной температуры. Толщина металлической ленты составляет 20-35 мкм и регулируется изменением скорости вращения барабана (для сравнения диаметр волоса 60-70 мкм).

Металлические стёкла или метгласы являются эффективными магнитно-мягкими материалами, обладающими намного более лучшими характеристиками по сравнению с традиционными металлическими сплавами. Неустойчивое положение атомов в металлических стёклах облегчает формирование магнитных доменов при приложении внешнего магнитного поля. Оптимальные свойства металлических стёкол достигаются применением прецизионных сплавов с заданными концентрациями компонентов.

1.5. Переход стекла в устойчивое состояние