CC BY
8Решетневскуе чтения. 2013
УДК 669.713.7
ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ДВУХСЛОЙНЫХ СТРУКТУРАХ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
А. Н. Рыбакова1, В. С. Жигалов2, В. Г. Мягков2
1 Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31. E-mail: [email protected]
2Институт физики имени Л. В. Киренского СО РАН Россия, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50
Проанализировано использование твердотельных реакций для синтеза плёночных структур. Рассмотрены типы твердотельных реакций.
Ключевые слова: твердофазный синтез, твёрдые растворы, магнитные свойства, кристаллическая структура.
CHARACTERISTICS OF CHEMICAL INTERACTIONS AT TWO LAYER STRUCTURES OF TRANSITION METALS
A. N. Rybakova1, V. S. Zhigalov2, V. G. Myagkov2
1Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia. E-mail: [email protected] 2Kirenskiy Institute of Physics Siberian Branch of the Russian Academy of Science 50, Academgorodok, Krasnoyarsk, 660036, Russia
Use of solid-state reactions for synthesis offilm structures is analysed. Types of solid-state reactions are considered. Keywords: solid-phase synthesis, solid solutions, magnetic properties, crystal structure.
В настоящее время в микро- и наноэлектронике используют структуры, представляющие мультислои, между которыми возможны протекания химических реакций при определённых условиях. Поэтому возникает необходимость их изучения с целью устранения. Исследователи предлагают использовать также твердофазные реакции (ТФР) для синтеза материалов с новыми свойствами [1-3]. Использование ТФР для получения плёночных образцов является энергетически более выгодным, чем другие методы. ТФР проходят при низких температурах, что обусловлено высоким коэффициентом диффузии в пленках, которая на порядки выше, чем в объёмных материалах. При этом любая твердотельная реакция совершается в виде последовательности промежуточных фазовых состояний, энергетически мало отличающихся друг от друга. Специфика синтеза новых пленочных материалов с использованием ТФР является актуальной и требует дальнейших исследований.
В литературе приведены три основных типа твердотельных реакций [1-3]:
-Т1 => Т2;
-Т1+Т2 => Т3;
-Т1+Т2 => Т3 ^ Т4;
Для целей твердофазного синтеза новых фаз наиболее всего подходит третий тип реакций. 1. Твердофазный синтез возможен: - при адиабатическом нагреве пленочных, слоистых структур и характеризуется скоростью нагрева и температурой инициирования реакции;
- при осаждении верхнего слоя при температуре выше температуры инициирования.
2. При осаждении второго слоя на первый с монокристаллической структурой продукт синтеза, как правило, также является монокристаллическим.
3. Химические взаимодействия между слоями носят дальнодействующий характер [3].
4. Любые структурные и фазовые превращения, которые на диаграмме состояния имеют наименьшую температуру перехода, стимулируют начало первой реакции (температуру инициирования) [4].
Целью данной работы является изучение химических взаимодействий в двухслойных структурах, а также возможности их использования для синтеза новых материалов. Экспериментально эти возможности изучались на примере систем Co-Sm, Co-Pd, Co-Cr, которые при межслойных химических взаимодействиях образуют последовательность фаз и твердые растворы [4]. Предварительные результаты исследований показали, что в системе Co-Sm в процессе серий отжига формируется фазовая последовательность Co/Sm ^ Co7Sm2 ^ Coi7Sm2. Сформированные фазы обладают высокой кристаллографической анизотропией порядка 107 эрг/см3.
В системах Co/Cr и Co/Pd при термообработке образуются твёрдые растворы во всем концентрационном диапазоне составов, основным свойством которых является возникновение перпендикулярной анизотропии [5].
В работе также приведены данные о намагниченности насыщения, формы петель гистерезиса в синтезированных образцах.
Наноматериалы и нанотехнологии в аэрокосмической области
Библиографические ссылки
1. Третьяков Ю. Д. Твердофазные реакции // Соро-совский образовательный журнал. М., 1999. Т. 4. С. 35-39.
2. Мержанов А. Г. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез // Успехи химии. М. : 2001. Вып. 12. С. 59-98.
3. Мягков В. Г. и др. Твердофазный синтез эпитак-сиальных L10-FePd тонких пленок: структурные превращения и магнитная анизотропия // Письма в ЖЭТФ. 2004. Т. 80. Вып. 7. С. 555-559.
4. Жигалов В. С. и др. Твердофазный синтез магнитных пленок // Письма в ЖЭТФ. 2009. Т. 88. Вып. 6. С. 445-449.
5. Семечков В. А., Рыбакова А. Н., Жигалов В. С., Мягков В. Г. Твердофазные реакции в пленочных двуслойных структурах переходных металлов // Вестник СибГАУ. Вып. 41. Красноярск, 2012. С. 251.
References
1. Tret'jakov Ju. D. Tverdofaznye reakcii // Sorosovskij obrazovatel'nyj zhurnal. M., 1999. T. 4. S. 35-39.
2. Merzhanov, A. G. Samorasprostranjajushhijsja vy-sokotemperaturnyj sintez // Uspehi himii. M., 2001. Vol. 12. S. 59-98.
3. Mjagkov V. G., i dr. Tverdofaznyj sintez jepitak-sial'nyh L10-FePd tonkih plenok: strukturnye prevrash-henija i magnitnaja anizotropija // Pis'ma v ZhJeTF. 2004. T. 80. Vol. 7. S. 555-559.
4. Zhigalov V. S. i dr. Tverdofaznyj sintez magnitnyh plenok // Pis'ma v ZhJeTF. 2009. T. 88. Vol. 6. S. 445449.
5. Semechkov V. A., Rybakova A. N., Zhigalov V. S., Mjagkov V. G. Tverdofaznye reakcii v plenochnyh dvuslojnyh strukturah perehodnyh metallov // Vestnik SibGAU, vyp. 41. Krasnojarsk, 2012, р. 251.
© Рыбакова А. Н., Жигалов В. С., Мягков В. Г., 2013
УДК 621.316.
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ВВЕДЕНИЕМ В ИХ СОСТАВ АЛМАЗНО-ГРАФИТОВОГО НАНОПОРОШКА
Е. В. Сергеева
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31. E-mail: [email protected]
Введение алмазно-графитового нанопорошка в состав получаемого материала повышает срок его эксплуатации в экстремальных климатических условиях.
Ключевые слова: алмазо-графитный нанопорошок
NEW MATERIALS FOR SPASE TECHNOLOGIES PREPARED BY THE INTRODUCING DIAMOND-GRAPHITE NANOPOWDERS INTO THEIR COMPOSITION
Е. V. Sergeeva
Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia. E-mail: [email protected]
Introducing the diamond-graphite nanopowder to the resulting material increases its service life under the extreme climatic conditions.
Keywords: diamond-graphite nanopowder.
Те, кто хоть раз сталкивался с методом порошковой металлургии, представляют себе этот процесс как сочетание двух технологий - прессования и термической обработки. Действительно, порошковые технологии так и развивались долгие годы, но требования по повышению прочностных характеристик материалов, снижение себестоимости их изготовления в массовом производстве привели к появлению новых методов консолидации порошков.
На наших глазах происходит «тихая революция» в материаловедении: внедрение нового технологического оборудования, способного в массовых масштабах заме-
нить традиционные методы изготовления ответственных деталей, используемых в авиации и космонавтике.
Новые методы снижают материалоемкость и трудоемкость производства. Ведь не секрет, что в аэрокосмической отрасли традиционные технологии изготовления особенно трудоемки: при изготовлении компонентов снимается до 90 % металла заготовки. При этом значительно растет стоимость детали.
На рассмотрение были представлены две композиции изготавливаемые методом порошковой металлургии: а) (26,5 % РЬ, ост. - графит) - тип 1; б) (10 % РЬ + 3,0 % графита + 30 % Си, ост. - Fe) - тип 2.
