PDF《过冷液相区中的扩散 ！》

,?=S>, N)T, 分析 (!"#) 等手段检验了样品的非晶性和均匀性$ 把样品切割成!的薄片, 然后进行机械 抛光$ 图01$2. #3-$. 40(5 672-$. 大块金属玻璃 89! 谱图 在进行扩散实验之前, 把样品放到 %::;

、 真空 度大于 :$2 ' (5< + => 的真空炉中进行 ($51 ' (5+ ? 的 预退火处理, 以达到弛豫态$ 根据 01$2. #3-,. 40(5 672-$. 大块金属玻璃的时间@温度转变曲线, 预处理后 的样品已处于过冷液相区 [(2] $ 然后在室温下, 利用 A#@+ 型高能离子注入机, 以能量为 %5B7C、 剂量为 % ' (5(. 0DE F G&2 的#D 离子束经扫描后注入到预处理 过的样品上$ 在%5:;

时 (低于预退火处理温度 :5 ;

) , 注入后的样品分别在 (, 2, : 和+H=> 下在六面顶 压机上进行高温高压实验, 4>#I 粉末作为固体传压 介质, 石墨作为加热炉, 用40#*@40JI 热电偶原位测 量样品的温度$为了使样品受到均匀的压力, 先把样 品预压到一定值, 然后迅速升到所需要的压力$温度 由功率控制, 当升到所需的温度后, 保温一段时间, 在压力下冷却样品到室温 (详细方法见文献 [(:], 然后卸压, 取出样品$经预退火和高温高压实验后的 样品均保持非晶态$ 在二次离子质谱仪 (#JKL#J@%M) 上, 以能量为 +,.B7C 的NO

2 离子束连续轰击样品表面, 使被轰击 的样品表面处于激发态, 表面将有一部分原子获得 较大的动能而逸出$ 用二次离子质谱仪分别记录注 入态和经高压处理后样品中逸出的 #D 的强度$随时 间的延长, NO

2 离子继续向样品内部溅射, 二次离子 质谱仪记录一系列的强度值, 由此得到强度随时间 的变化关系 (详细方法见文献 [(+] ) $然后, 用台阶仪 (!L;

/J;

, C77GD 型) 测量了溅射后坑的深度$ :, 结果分析与讨论 图2给出经时间@深度变换后注入态的强度@深 度关系曲线, 取强度最大时的深度为 !5 , 由于 )*+%$-. /01$2. #3-$. 40(5 672-$. 大块金属玻璃中 #D 的浓度与二 次离子质谱仪测得的 #D 在该合金中的强度成正比, 则此时可根据菲克第二定律式 (() 计算扩散系数$ " (!, #)P $ ! ! %# 7QR < (! < !5 )

2 + ( ) %# , (() 其中 " (!, #) 是杂质浓度, $ 是注入剂量, % 是扩散 系数, # 是扩散时间$ 具体计算扩散系数的方法如 下: 二次离子质谱仪测得的 #D 的强度的对数与深度 (! < !5 )

2 作图就得到扩散深度曲线, 对这些曲线进 行线性拟合, 可得到它们的斜率$如果设 &5 和&分别 是注入态和经高压处理 #? 后深度曲线的斜率, 那么 经热处理 #? 后的扩散系数就可由 (2) 式计算出 % P ( +# ( & < ( & ( )

5 $ (2) 图201$2. #3-$. 40(5 672-$. 大块金属玻璃 #D 的注入 态(") 的深度曲线 图:给出计算得的扩散系数随压力的变化曲 线$从图 : 可以看到, 扩散系数随压力的增大而增 大$根据 (:) 式对图 : 中的数据进行线性拟合, 可得 #D 原子扩散的激活体积 "'# P < ($2:%", " 是合 金的平均原子体积$扩散系数与压力的关系为 % P %5 7QR < ("'# )6 ( ) * , (:) 其中 %5 是与温度无关的前置系数, ( 是压力, )6 是 玻尔兹曼常数, "'# 是激活体积$"'# 等于缺陷形 成体积"'S 和原子迁移体积"'# & 之和, "'S 是合金 中形成一个点缺陷时体积的变化, 当空位扩散机理 % +

1 : 物理学报.: 卷图!"# 在0).* 1,23 45/).* 大块金属玻璃中的扩散系 数与压力的关系曲线 起作用时, !!6 大于零;

间隙扩散机理起作用时, !!6 小于零.而原子迁移体积!!!