Аморфные сплавы электросопротивлени

Повышенный интерес у советского читателя должна вызвать гл. 6, в которой подробно, на высоком научно-теоретическом уровне описаны электронные свойства аморфных сплавов — энергетические состояния электронов и явления переноса. В отечественной монографической литературе до сих пор этому вопросу уделялось недостаточное внимание. Электронная структура металла (как аморфного, так и кристаллического)—это его визитная карточка. На основе изучения электронной структуры аморфных сплавов вырабатывается понимание не только особенностей физических свойств этого нового класса веществ (электросопротивления теплоемкости и затухания звука при низких температурах теплопроводности зонного магнетизма и сверхпроводимости), но и понимание роли электронного фактора в формировании аморфного состояния и его стабильности. [c.18]

Поскольку в аморфных сплавах ионы, являющиеся центрами рассеяния электронов проводимости, расположены крайне неупорядоченно, перенос электронов, обусловливающий в первую очередь электросопротивление и столкновения электронов с ионами, существенно отличается от переноса электронов в кристаллах. В настоящее, время для объяснения температурных зависимостей электросопротивления аморфных сплавов широко используется теория Зай-мана, хорошо работающая применительно к жидким металлам.. В разделе 6.4 будет сделана попытка систематизировать экспериментальные результаты по определению электросопротивления аморфных сплавов с позиций оригинальной и модифицированной теории Займана. [c.178]

Особенности электросопротивления аморфных сплавов [c.197]

В настоящее время известно уже довольно много работ, посвященных изучению электросопротивления аморфных сплавов. В зависимости от химического состава здесь можно выделить. следующие три группы сплавов [c.197]

Рнс. 6.28. Зависимость электросопротивления аморфных сплавов Mg—Zn [44] от температуры и содержания Zn [цифры у кривых, % (ат.)1 [c.198]

Рнс. 6.29, Завнснмость электросопротивления аморфных сплавов Fe—В, Со—В и Fe—Р от температуры н химического состава [45] [c.199]

Рис. 6.30. Характер изменений электросопротивления аморфных сплавов Ni —Р, полученных электролитическим осаждением [46] а — зависимость электросопротивления от температуры и содержания Р [цифры у кривых, % (ат.)] б зависимость электросопротивления при комнатной температуре и ТКС от содержания Р

Рнс. 6.31. Зависимость электросопротивления аморфных сплавов Ni—Nb от температуры и химического состава [51] [c.201]

Рис. 6.34. Температурные изменения электросопротивления аморфных сплавов относящихся к первой (/), второй (2) и третьей (3) группам

Важным фактором, управляющим сложными закономерностями изменения электросопротивления аморфных сплавов, описанными в предыдущем разделе, является сорт компонентов сплава, причем в каждом температурном интервале этот фактор проявляется по-разному. До сих пор для объяснения этого привлекалась теория электросопротивления жидких металлов, в основе которой лежит учет взаимодействия электронов проводимости. В эту теорию внесены поправки, учитывающие, в зависимости от типа аморфного сплава и температурной области, наличие в аморфных сплавах различного рода дефектов. В этом разделе мы покажем, как с помощью теории Займана [56], позволяющей с успехом объяснить поведение сопротивления жидких металлов, можно также объяснить и некоторые особенности поведения электрического сопротивления аморфных сплавов, которые показаны на рис. 6.26, в [c.202]

В области сверхнизких температур (<20 К) в магнитных и немагнитных аморфных сплавах часто появляется минимум электросопротивления. При охлаждении аморфных сплавов ниже температуры, отвечающей этому минимуму, электросопротивление возрастает пропорционально —1п7. В настоящее время существует два объяснения этой логарифмической зависимости. Первое основывается на положении о наличии локальных изменений в неупорядоченной структуре аморфного сплава [67]. Согласно второму объяснению [68], причиной появления минимума сопротивления является эффект Кондо, возникающий как следствие магнитных взаимодействий. [c.207]

Основываясь на этих фактах можно сказать, что закон р —1пГ выполняется только для неупорядоченной аморфной структуры. При-, веденные на рис. 6.37 данные получены с точностью Ар/рж 10" . Недавно было сообщено о том, что проведены прецизионные измерения электросопротивления с точностью Др/ /рж 10 вплоть до сверхнизких температур в аморфных сплавах Mg— Zn [44] и Ag — Си — Ge [45], полученных из высокочистых металлов и практически не содержащих магнитных примесей. При этом минимум электросопротивления не наблюдался. Таким образом, можно сказать, что для изучения минимума сопротивления в аморфных неупорядоченных структурах и для анализа зависимости р —1п7 указанная точность измерений недостаточна. [c.208]

Как указывалось в главе 7, сверхпроводящие аморфные сплавы имеют весьма любопытные физические свойства. Температура перехода Те у них 9 К, а ширина перехода чрезвычайно мала (i 0,05 К). В состоянии нормальной проводимости их электросопротивление составляет 200—300 мкОм см, la в сверхпроводящем состоянии они имеют хорошую пластичность. Такие свойства позволяют применять аморфные сверхпроводники довольно широко. [c.304]

Исследование структурных превращений в аморфных сплавах 9.34]. Измерение удельного электросопротивления позволяет получить большую информацию об электронной структуре, механизме электрической проводимости и об изменениях в атомной структуре сплавов в аморфном состоянии. На рис. 9.34 приведены температурные зависимости удельного электросопротивления сплава состава, содержащего 40% Fe 40% Ni 14% Р и 6% В [c.90]

Рис. 4.12. Диаграмма равновесного состояния (а) и диаграммы состав-свойства (б-е) аморфных сплавов (АС) системы Ti-Ni4 б-температура кристаллизации АС в - критерий Tx/Ti г - критическая толщина d д - удельное электросопротивление р е - микротвердость [23]

Электросопротивление р аморфных сплавов сильно отличается ОТ электросопротивления кристаллических сплавов, несмотря на то что концентрация электронов проводимости в аморфных сплавах относительно высокая. У аморфных сплавов оно гораздо выше (табл. 3.6), причем изменение электрического сопротивления при переходе от жидкого к аморфному состоянию происходит непрерывно. Кроме того, оно очень мало изменяется с температурой. Это изменение может быть даже отрицательным, вплоть до температуры кристаллизации, что характерно для аморфных тройных и бинарных сплавов, содержащих элементы из начала и конца ряда переходных металлов Nb -Ni, Zr-( u, Pd,Fe, Ni, o и др.) (рис 3.16). [c.241]

Повышенное электросопротивление аморфных сплавов (см. рис. 3.16) снижает потери на вихревые токи. Это, как и малая величина магнитной анизотропии, приводит к высоким значениям начальной магнитной проницаемости и на низких, и на высоких частотах. [c.303]

Аморфные металлические сплавы "металл-неметалл" имеют высокое удельное электросопротивление (р 150 мкОм-см), что в несколько раз выше, чем у кристаллических сплавов, близких по химическому составу. Твердость аморфных сплавов высокая, сравнимая с твердостью среднеуглеродистой закаленной стали. Аморфные сплавы характеризуются технологической пластичностью, ленты из них пригодны для холодной прокатки, штамповки, навивки в рулоны и т.п. Благодаря высоким значениям р аморфные магнитно-мягкие сплавы применяют при повышенных частотах, а высокая твердость увеличивает сопротивление изнашиванию элементов магнитных головок дпя записи и воспроизведения информации. [c.380]

Плотность энергетических состояний валентных электронов или просто плотность состояний (ПС) является фундаментальной физической характеристикой, определяющей не только электросопротивление и электронную теплоемкость аморфных металлов и сплавов, но и такие их термодинамические свойства, как способность к аморфизации, стабильность и т. п. [c.177]

МПа). Высокая твердость определяет их великолепную износостойкость. Правда пластичность аморфных металлов низка, но выше, чем у обычного стекла. Их можно, например, прокатывать при комнатной температуре. Другое важнейшее преимущество - их исключительно высокая коррозионная стойкость. Во многих весьма агрессивных средах (морской воде, кислотах) они не корродируют вообще. Аморфные сплавы на основе ферромагнитных металлов (железа, никеля) также ферромагнитны, электросопротивление их гораздо выше, чем кристаллических (обычно в 2-3 раза). Получение аморфной стр5лпуры в принципе возможно для всех металлов. Наиболее легко аморфное состояние достигается в сплавах А1, РЬ, Зп, Сп и др. Для ползп1ения металлических стекол на базе N1, Со, Ре, Мп, Сг к ним добавляют неметаллы или полуметаллические элементы С, Р, 31, В, Аз, 3 и др. [c.45]

Для аморфных сплавов характерен ряд закономерностей структурной релаксации. Во-первых, эффект обратимости свойств, о которых шла речь выше. Во-вторых, часто изменение свойств при отжиге происходит по закону Ы. В-третьих, в аморфных сплавах наблюдается так называемый кроссовер-эффект ( rossover), суть которого состоит в том, что если свойство, например, возрастало в процессе выдержки при то нагрев до температуры Т (Т >Т ) приводит сначала к быстрому уменьшению данного свойства, а только затем к увеличению. Причем кинетика увеличения свойства в этом случае будет значительно отличаться от той, которая была бы, если бы начальной температурой была Т . Кроссовер-эффект наблюдали при измерениях электросопротивления, модуля [c.16]

В завершающем разделе гл. 6 подробно описаны закономерности электросопротивления трех групп аморфных сплавов простой металл—-простой металл, переходный металл — металлоид и переходный металл — переходный металл. Эти закономерности осуждены в рамках основной и модифицированной теории Займана. Для всех аморфных сплавов характерны следующие общие черты большая величина остаточного сопротивления, малая величина ТКС, которая в сплавах с р>150 мкОм-см часто приобретает отрицательное значение, наличие низкотемпературного минимума электросопротивления типа эффекта Кондо. Его появление и выполнение закона 1п Т при температурах ниже минимума — результат совместного действия двух факторов магнитной упорядоченности и атомной разупорядоченностн. [c.19]

Электросопротивление аморфных сплавов, имеющих неупорядоченные атомные конфигурации, заметно отличается от электросопротивления кристаллических веществ, характеризующихся наличием дальнего порядка в атомной структуре. На рис. 6.26 приведена температурная зависимость типичных сплавов металл — металлоид PdsiSiig и Nb4tfNiao в жидком, аморфном и кристаллическом состояниях [37]. Как видно из этого рисунка, электросопротивление аморфных сплавов гораздо выше (обычно р= 100—300 мкОм см), чем кристаллических, причем изменение электросопротивления при [c.197]

Классическими представителями аморфных сплавов этой группы являются сплавы Mg— Zn 38], Са—А1 [39]. Принадлежат к этой группе также сплавы Си—Sn, получаемые быстрой закалкой из жидкого состояния и низкотемпературным напылением из газовой фазы [40]. Сюда же можно отнести и сплавы Ag—Си—Ge, аморфизирующиеся при закалке из жидкого состояния в широком диапазоне составов и интересные как потенциально возможные аморфные сплавы типа Юм-Розери 42]. Электрические свойства этих сплавов недавно подробно исследованы Мидзутани [41],. Характерно, что у сплавов этой группы удельное электросопротивление <100 мкОм-см, т. е. мало по сравнению со сплавами других групп. Как показано на рис. 6.27,а, температурный коэффициент сопротивления (ТКС) у сплавов этой группы может быть как положительным (электросопротивление растет с температурой), так и отрицательным [40] . Такая же тенденция наблюдается и в жидких сплавах ju—Sn, что видно из рис. 6.27,6 при содержании олова в сплаве 20% (ат.) ТКС становится отрицательным [43] . Элект- [c.198]

Электросопротивление аморфных сплавов второй группы, в которых компонентами являются переходные металлы Fe, Со, Ni и металлоиды В, С и Р, изучено довольно систематически. Например, подробно исследованы температурные зависимости электросопротивления аморфных сплавов Fe—В i[45], Со—В [45], Fe—Р [45J, Ni—Р [46], Ni—Pt—Р i[47], Ni—Pd—Р [48, 49] и некоторых других. В этих же сплавах изучены и зависимости электросопротивления от химического состава. Температурная зависимость электросопротивления быстрозакаленных аморфных сплавов Fe—В, по данным Кима с сотр. [45], показана на рис. 6.29. На рис. 6.30 приведены результаты Коута [46] по измерению электросопротивления аморфных сплавов Ni—Р, полученных электролитическим осаждением. Из этих рисунков видно, что электросопротивление [c.199]

Изменение электросопротивления вышеупомянутых аморфных сплавов может быть разделено иа четыре температурные области T[c.201]

Поскольку величина коэффициента при температуре (SQ) / jMkQn в уравнениях (6.14) и (6.15) имеет порядок не больше чем 10-2, можно считать, что вклад фойонного рассеяния в температурную зависимость электросопротивления аморфных сплавов мал. В области высоких температур фононное рассеяние, согласно (6.14), дает зависимость р Т. Однако изменение структурного фактора 5o(Q) в (6.14), как и в случае жидкого металла, пропорционально Т, и если выполняется условие Q 2kp, то получается, что р —Т. Следовательно, можно предположить, что при высоких температурах T>Qd знак ТКС аморфных сплавов контролируется со- отношением вкладов от структур- [c.206]

Примеры, приведенные на рис. 6.34, показывают, что в аморфных сплавах при 7<0с также может иметь место закон р —Т . Действительно, известны аморфные сплавы типа металл—металл, такие как Си—Zr, Nb—Ni, P,d—Zr, имеющие сравнительно высокое сопротивление, изменяющееся с температурой как р (1—аТ ). К тому же, для всех вышеотмеченных сплавов в области высоких температур (7>0d) имеет место закон р —Т, т. е. электросопротивление с ростом температуры монотонно уменьшается. В рамках вышеописанной теории можно объяснить закон р Р, наблюдае- [c.206]

Коут и Майзель [66] ъыдвинули предположение, согласно которому аморфные сплавы, для которых выполняется закон р —7 имеют высокое сопротивление — 200 мкОм-см и выше. Поскольку в таких сплавах средняя длина свободного пробега электрона Л мала по сравнению с длиной волны фонона, не происходит рассеяние электронов на фононах. А именно, в дейаевском аморфном твердом теле область интегрирования однофононного процесса суживается от до 2я/Ле <7 (7х) и поэтому вклад второго однофононного члена в (6.15) снижается, а вклад первого — возрастает. Тогда, ограничив сопротивление рр однофононным вкладом по условию обрезания области интегрирования у=2к/Aeq , электросопротивление, в соответствии с ( .15), можно выразить как [c.207]

Рис. 6,37. Электросопротивление аморфного сплава PdeoSiao при сверхнизких температурах в магнитном поле [69]

Сверхпроводящие материалы часто применяются в агрегатах ядерного синтеза. В ходе эксплуатации они подвергаются довольно сильному облучению. Следовательно, важной характеристикой та ких материалов является их устойчивость по отношению к облучению. Однако в кристаллических сверхпроводниках, и в особенности в сверхпроводящих химических соединениях, при, облучении резко снижаются как характеристики сверхпроводимости, так и механические свойства. Так, критическая температура Тс соединений NbsSn, NbsAl, NbgGe после дозы облучения 5-10 нейтронов на 1 см снижается от 18—20 К до 3—4 К [Й]. Сверхпроводящие же аморфные сплавы, вероятно, более устойчивы к облучению. Об этом можно судить хотя бы на том основании, что их электросопротивление после облучения практически не меняется [54]. [c.220]

Наиболее интенсивно в последнее время продвигаются разработки аморфных материалов для сердечников низкочастотных (50—. 60 Гц) трансформаторов. Как видно из табл. 10.4, основной характерной особенностью аморфных магнитных сплавов является, то, что потери энергии на перемагничивание в сердечнике, связанные с вихревыми токами, крайне малы вследствие высокого значения удельного электросопротивления и малой толщины ленты. Данное обстоятельство можно эффективно использовать. Так, потери в сердечниках из аморфного сплава Fe8iBi3Si4 2 составляют 0,06 Вт/кг, т. е. примерно в двадцать раз ниже, чем потери в текстурованных листах трансформаторной стали. [c.301]

Использование аморфных сплавов в качестве магнитно-мягких материалов требует оптимизации их химического состава и структуры по следующим критериям температуре Кюри (она должна быть достаточно высокой и приближаться к температуре Кюри лучших кристаллических магнитно-1 ягких сплавов или превышать ее) магнитной проницаемости коэрцитивной силе индукции насыщения и удельного электросопротивления (для аморфных сплавов оно по крайней мере в 3 раза выше, чем для кристаллических). Этими свойствами можно управлять не только при изменении химического состава, но и путем отжига, в том числе в магнитном поле [492]. Например, сплав (Рео,97Мпо,оз)7б5114Вю имеет температуру Кюри на 150—200° выше, чем ферриты, а его эффективная магнитная проницаемость при частоте 20 кГ составляет 6-10 (для ферритов она равна 2-10 ). [c.302]

Сплавы Fe—Si—В с высоким магнитным насыщением бьши предложены для замены обычного кристаллического сплава Fe—Si в сердечниках трансформаторов, а также сплавов Ni— Fe с высокой магнитной проницаемостью. Отсутствие магнитокристаллической анизотропии в сочетании с довольно высоким электросопротивлением снижает потери на вихревые токи, в особенности на высоких частотах. Потери в сердечниках из разработанного в Японии аморфного сплава FegjBi3Si4 2 составляют 0,06 Вт/кг, т. е. примерно в двадцать раз ниже, чем потери в текстурованных листах трансформаторной стали. Экономия за счет снижения гистерезисных потерь энергии при использовании сплава Fes3Bi5Si2 вместо трансформаторных сталей составит только в США 300 млн долл/год. Эта область применения металлических стекол имеет широкую перспективу. [c.864]

Магнитные свойства аморфного сплава РевоР дСу превышают свойства даже лучших магнитно-мягких материалов на основе никеля (Я = 6,37, А/м, [х = = 63000). Из-за очень высокого удельного электросопротивления аморфные сплавы характеризуются очень низкими потерями на вихревые токи — это их главное остоинство. [c.303]

Диморфный металл обладает рядом уникальных свойств из-за отсугсг-вйя границ зерен и дефектов кристаллического строения (например, дислокаций). Прочность их превосходит самые лучшие легированные стали (-3000 МПа), Высокая твердость определяет их великолепную износостойкость. Правда пластичность аморфных металлов низка, но выше, чем у обычного стекла. Их можно, например, прокатывать при комнатной температуре. Другое важнейшее преимущество - их исключительно высокая коррозионная стойкость. Во многих весьма агрессивных средах (морской воде, кислотах) они вообще не корродируют. Аморфные сгшавы на основе ферромагнитных металлов (железа, никеля) также ферромагнитны, электросопротивление их гораздо выше, чем кристаллических (обычно в 2...3 раза). Получение аморфной структуры в принципе возможно для всех металлов. Наиболее легко аморфное состояние достигается в сплавах А1, РЬ, 5п, и др. Для получения метяплических стекол на базе N1, Со, Ре, Мл, Сг к ним добавляют неметаллы или полуметаллические элементы С, Р, 5), В, Аз, 5 и др. [c.17]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...