Nghiên cứu chế tạo vật liệu sno2 cấu trúc nano nhằm ứng dụng chế tạo cảm biến khí ga hoá lỏng lpg

...

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

PHẠM HỮU KIÊN

MÔ PHỎNG CƠ CHẾ KHUẾCH TÁN “BUBBLES”
TRONG VẬT LIỆU KIM LOẠI VƠ ĐỊNH HÌNH
Chun ngành: VẬT LÝ KỸ THUẬT
Mã số: 62.44.17.01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1) PGS. TSKH PHẠM KHẮC HÙNG
2) GS. TS VŨ VĂN HÙNG

HÀ NỘI - 2011


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tôi. Tất cả các số liệu
và kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực, chưa từng được ai cơng bố
trong bất kỳ cơng trình nghiên cứu nào khác.

Nghiên cứu sinh

PHẠM HỮU KIÊN

LỜI CẢM ƠN
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS. TSKH Phạm Khắc Hùng và
GS.TS Vũ Văn Hùng, những người thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi
hồn thành luận án.
Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và tạo điều kiện làm việc của Bộ môn
Vật lý tin học - Viện Vật lý kỹ thuật và Trung tâm tính tốn hiệu năng cao,
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội dành cho tôi trong suốt quá trình nghiên
cứu, thực hiện luận án.
Xin cảm ơn Viện Đào tạo sau đại học - Đại học Bách khoa Hà Nội và
Trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện cho tôi
trong suốt thời gian làm việc và nghiên cứu.
Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, những người thân,
những đồng nghiệp đã dành những tình cảm, động viên giúp đỡ tơi vượt qua
những khó khăn để hồn thành luận án.
Hà Nội, ngày

tháng 12 năm 2011

Nghiên cứu sinh

PHẠM HỮU KIÊN


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
ĐLHPT

Động lực học phân tử

TKHP

Thống kê hồi phục

HPBXT

Hàm phân bố xuyên tâm

TSCT

Thừa số cấu trúc

SPT

Số phối trí

VĐH

Vơ định hình

VS

Nút khuyết-cấu trúc đơn giản (Vacancy-simplex)

PEP

Biến thiên năng lượng (Potential energy profile)

CST

Cầu tứ diện (Circum-sphere of tetrahedron)

DA

Nguyên tử khuếch tán (Diffusion atom)

M

Kim loại (Metal)

Me

Á kim (Metalloid)

NAtom

Số nguyên tử

Nnút khuyết

Số nút khuyết tự nhiên (Native vacancy)

nvac

Số nút khuyết-cấu trúc đơn giản

nS

Số nguyên tử bao quanh cấu trúc đơn giản

RS

Bán kính của cấu trúc đơn giản

mM

Số nút khuyết-cấu trúc đơn giản kim loại

mMe

Số nút khuyết-cấu trúc đơn giản á kim

Em

Năng lượng dịch chuyển (Migration energy)

Ef

Năng lượng tạo thành nút khuyết (Vacancy formation energy)

Eav

Độ cao rào năng lượng trung bình

η

Hệ số xếp chặt

ν0

Tần số vượt qua

f

Hệ số tương quan

kB

Hằng số Boltzmann

1


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Trang
Vị trí và độ cao các đỉnh hàm phân bố xuyên tâm cặp, g(r) của
một số kim loại VĐH.
Mật độ; vị trí các đỉnh của HPBXT và TSCT; số phối trí n1
trong hợp kim VĐH chứa B

13

Bảng 2.1.
Bảng 2.2.

Hệ số của thế tương tác cặp nguyên tử Pak-Doyama
Bán kính R và độ dài tán xạ nơtron b của các nguyên tử.

47
54

Bảng 3.1.

Bảng 3.2.
Bảng 3.3.
Bảng 3.4.
Bảng 3.5.
Bảng 3.6.

Thơng số đặc trưng cho các mơ hình kim loại VĐH
Đặc tính cấu trúc của kim loại Fe, Co VĐH
Đặc trưng cấu trúc của các mơ hình Fe-B VĐH
Đặc trưng cấu trúc của các mơ hình Co-B, Fe-P VĐH
Đặc tính cấu trúc của hợp kim Fe-B VĐH
Đặc tính cấu trúc của hợp kim Co-B và Fe-P VĐH

63
63
70
75
75
78

Bảng 4.1.
Bảng 4.2.
Bảng 4.3.
Bảng 4.4.
Bảng 4.5.
Bảng 4.6.

Đặc tính lỗ trống trong các mơ hình FexB100-x
Hệ số α,  trong các mơ hình FexB100-x VĐH.
Số N1(r) và N2(r) trong các mơ hình FexB100-x.

Nồng độ nút khuyết tự nhiên trong các mơ hình FexB100-x.
Số các loại cấu trúc đơn giản trong Fe và Co VĐH
Phân bố số cấu trúc đơn giản theo bán kính RS trong các mơ
hình Fe và Co VĐH.
Số cấu trúc đơn giản (nsimp) và VS (nvac) trên ngun tử trong
các mơ hình kim loại VĐH.
Sự thay đổi số cấu trúc đơn giản và VS trong kim loại Fe VĐH
(mơ hình C), khi lần lượt cho nguyên tử khuếch tán nhảy vào
trong VS
Số cấu trúc đơn giản-nS trên nguyên tử trong các mô hình Fe-B
VĐH.
Số cấu trúc đơn giản trên nguyên tử theo bán kính cấu trúc đơn
giản, RS trong các mơ hình hợp kim Fe-B VĐH.
Số VS trên nguyên tử trong các mơ hình Fe-B VĐH; mFe, mB
lần lượt là số VS trên nguyên tử của Fe và B.
Khoảng cách dịch chuyển bình phương trung bình theo sự dịch
chuyển của nguyên tử trong các mơ hình Fe-B VĐH

86
88
88
92
93
94

Bảng 1.1.
Bảng 1.2.

Bảng 4.7.
Bảng 4.8.

Bảng 4.9.
Bảng 4.10.
Bảng 4.11.
Bảng 4.12.

2

15

101
101

108
110
110
110


Bảng 4.13.
Bảng 4.14.
Bảng 4.15.
Bảng 4.16.
Bảng 4.17.
Bảng 4.18.
Bảng 4.19.

Số cấu trúc đơn giản-nS trên ngun tử trong các mơ hình Co-B,
Fe-P VĐH.
Số cấu trúc đơn giản trên nguyên tử theo bán kính cấu trúc đơn

giản, RS trong các mơ hình Co-B và Fe-P VĐH.
Số VS trên nguyên tử trong các mô hình Co-B, Fe-P VĐH.
Khoảng cách dịch chuyển bình phương trung bình theo sự nhảy
của các nguyên tử
Số cấu trúc đơn giản và VS trong mơ hình A1, được xác định
sau khi sự dịch chuyển nguyên tử khuếch tán hoàn thành
Hệ số khuếch tán trong các mơ hình kim loại Fe, Co và số liệu
thực nghiệm ở khoảng nhiệt độ 673 ÷ 760 K
Hệ số khuếch tán trong các mơ hình hợp kim CoxB100-x, Fe80B20
VĐH và số liệu thực nghiệm ở khoảng nhiệt độ 570 ÷ 640 K

3

111
116
117
117
121
122
122


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Trang
Hình 1.1.
Hình 1.2.
Hình 1.3.
Hình 1.4.
Hình 1.5.
Hình 1.6.

Hình 2.1.
Hình 2.2.

Hình 2.3.

Hình 2.4.

Hình 3.1.
Hình 3.2.
Hình 3.3.
Hình 3.4.
Hình 3.5.
Hình 3.6.
Hình 3.7.

Thừa số cấu trúc, a(K) của một số kim loại VĐH
Thừa số cấu trúc a(K) của một số hợp kim VĐH
Hàm phân bố xuyên tâm tổng thể, G(r) của hợp kim Fe-B lỏng, ở
các nồng độ khác nhau.
Khoảng cách trung bình giữa các nguyên tử trong hợp kim VĐH hệ
(Fe, Co, Ni)-(B,P).
Hàm phân bố xuyên tâm của hợp kim Fe83B17.
Tỉ lệ độ cao các đỉnh phụ trong sự tách đỉnh thứ hai của HPBXT,
G(r) đối với hợp kim Fe-P và Fe-B như là hàm của nồng độ á kim.

14
14
19

Thế tương tác cặp Pak-Doyama trong các vật liệu kim loại Fe, Co,

Fe-B, Fe-P và Co-B VĐH.
A - Lỗ trống tiếp xúc với bốn nguyên tử và không giao với bất cứ
nguyên tử nào, B - Đám lỗ trống, C - Thể tích giao nhau, vùng màu
đen mơ tả phần giao nhau, vòng tròn màu xám và màu trắng lần
lượt mô tả nguyên tử và lỗ trống.
a) Cấu trúc đơn giản-4 đơn vị cấu trúc đơn giản nhất; b) Cấu trúc
đơn giản-4 chứa một nguyên tử bên trong; c) Cấu trúc đơn giản-5
có bán kính cấu trúc đơn giản-4 (b) nhưng không chứa nguyên tử
nào bên trong, mũi tên chỉ hướng nhảy nguyên tử vào cấu trúc đơn
giản-5; d) Mơ tả hiện tượng vỡ bong bóng.
Mơ tả các cấu trúc đơn giản trong mơ hình xây dựng: a), b) và c)
lần lượt là các cấu trúc đơn giản-6, -7, -8. Các vòng tròn nét đứt chỉ
CST, mũi tên chỉ véc tơ dịch chuyển của nguyên tử khuếch tán vào
phía trong cấu trúc đơn giản.

48

Phân bố 3-D vị trí nguyên tử trong khơng gian mơ phỏng của các
mơ hình kim loại Fe, Co VĐH
HPBXT (trên) và TSCT (dưới) cặp của kim loại Fe VĐH.
Hàm phân bố rút gọn (trên) G(r )  4 r 2 g (r ) và TSCT (dưới) cặp
của kim loại Co VĐH.
HPBXT cặp cuả các mô hình Fe VĐH ở các trạng thái có mức độ
hồi phục (trên) và mật độ (dưới) khác nhau.
Phân bố SPT cặp cuả các mơ hình Fe VĐH, ở các trạng thái có mật
độ và mức độ hồi phục khác nhau.
Phân bố 3-D vị trí nguyên tử kim loại và á kim trong không gian
mô phỏng của hợp kim Co-B và Fe-P VĐH ở mức độ hồi phục,
mật độ và nồng độ khác nhau
HPBXT (trên) và TSCT (dưới) tổng thể của hợp kim Fe80B20 VĐH.

64

4

19
20
20

54

57

58

65
66
67
68
71

72


Hình 3.8.
Hình 3.9.
Hình 3.10.
Hình 3.11.
Hình 3.12.
Hình 3.13.

Hình 3.14.
Hình 4.1.
Hình 4.2.
Hình 4.3.
Hình 4.4.
Hình 4.5.
Hình 4.6.
Hình 4.7.
Hình 4.8.
Hình 4.9.
Hình 4.10.
Hình 4.11.
Hình 4.12.
Hình 4.13.
Hình 4.14.
Hình 4.15.
Hình 4.16.
Hình 4.17.

HPBXT (trên), TSCT (dưới) tổng thể của hợp kim Co81,5B18,5
VĐH.
Hàm phân bố rút gọn (reduced) G  r   4 r 0  g (r )  1 (trên), TSCT
(dưới) tổng thể của hợp kim Fe80P20 VĐH.
HPBXT (trên) và phân bố SPT cặp (dưới) của Fe80P20 VĐH.
HPBXT cặp của hợp kim Fe80B20 VĐH ở trạng thái có nồng độ á
kim (trên), mức độ hồi phục (dưới) khác nhau.
HPBXT cặp của hợp kim Co-B VĐH ở mức độ hồi phục (trên) và
nồng độ á kim (dưới) khác nhau.
Phân bố SPT cặp trong hợp kim Fe80B20 VĐH ở trạng thái có nồng
độ á kim (trên) và mức độ hồi phục (dưới) khác nhau.

Phân bố SPT cặp của hợp kim Co-B VĐH ở các nồng độ á kim
(trên) và mức độ hồi phục (dưới) khác nhau.

73

Phân bố bán kính lỗ trống trong hợp kim FexB100-x VĐH, ở các
nồng độ khác nhau.
Sự phụ thuộc thể tích Vvoid (r) như là hàm của bán kính lỗ trống
Phân bố số cấu trúc đơn giản trên một nguyên tử theo bán kính RS.
Phân bố khoảng cách giữa nguyên tử trung tâm và ngun tử lân
cận gần nhất trong các mơ hình Fe và Co VĐH.
Biến thiên năng lượng của nguyên tử nhảy vào cấu trúc đơn giản
trong các mơ hình Fe và Co VĐH.
Mô tả 3-D một số loại cấu trúc đơn giản thực trong các mơ hình
xây dựng với RS nằm trong khoảng 2,0 ÷ 2,3 Å.
Phân bố 3-D, VS trong khơng gian mơ phỏng trong các mơ hình Fe
và Co VĐH
Phân bố độ cao rào năng lượng của các nguyên tử khuếch tán trong
mơ hình Fe (trên) và Co (dưới).
Phân bố độ dịch chuyển bình phương trung bình <d 2> trong các mơ
hình Fe VĐH.
Biến thiên năng lượng của ngun tử dịch chuyển từ vị trí của
chúng tới tâm của CST trong mơ hình Fe-B VĐH
Mơ tả 3-D một số loại VS được tìm thấy trong các mơ hình hợp
kim FexB100-x VĐH.
Phân bố năng lượng vị trí của nguyên tử khuếch tán.
Phân bố rào năng lượng của nguyên tử khuếch tán.
Độ dịch chuyển bình phương trung bình của Fe và B
Biến thiên năng lượng của các nguyên tử dịch chuyển từ vị trí của
chúng đến tâm của CST trong CoxB100-x và Fe80P20 VĐH.

Phân bố năng lượng vị trí (trái) và độ cao rào thế (phải) đối với
nguyên tử khuếch tán trong hợp kim CoxB100-x và Fe80P20 VĐH.
Mô tả 3-D một số loại VS được tìm thấy trong các mơ hình hợp
kim C0xB100-x và Fe80P20 VĐH.

87

5

74
79
80
81
82
83

87
97
97
98
98
99
100
101
106
106
107
107
108
115

115
117


Hình 4.18. Phân bố số VB trong hình lập phương mô phỏng của các mẫu xây
dựng; quả cầu mầu xanh biểu diễn các CST của VB.
Hình 4.19. Mơ tả 2-D sự phá hủy và tạo thành VS: a) cấu trúc đơn giản-5 và
các nguyên tử lân cận; b) cấu trúc đơn giản-5 xuất hiện sau khi
nguyên tử khuếch tán nhảy vào cấu trúc đơn giản hoàn thành và
các nguyên tử lân cận mới.
Hình 4.20. Độ dịch chuyển bình phương của nguyên tử kim loại (M) và á kim
(Me)
Hình 4.21. Qui luật Arrehenius của hệ số khuếch tán.

6

118
119

119
120


MỤC LỤC
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt ............................................................... 1
Danh mục các bảng biểu................................................................................... 2
Danh mục các hình vẽ và đồ thị ....................................................................... 4
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 7
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về vật liệu kim loại vô định hình ............................................ 11

1.1.1. Phương pháp chế tạo và ứng dụng ................................................ 11
1.1.2. Cấu trúc vật liệu kim loại vô định hình ........................................ 12
1.1.3. Một số tính chất khác ................................................................... 21
1.2. Mô phỏng cấu trúc vật liệu kim loại vô định hình ................................... 23
1.2.1. Các phương pháp mơ phỏng ......................................................... 23
1.2.2. Mơ phỏng kim loại vơ định hình ................................................... 28
1.2.3. Mơ phỏng hợp kim vơ định hình................................................... 32
1.3. Cơ chế khuếch tán trong các hệ vơ định hình .......................................... 36
1.3.1. Cơ sở lý thuyết khuếch tán ........................................................... 36
1.3.2. Khuếch tán trong vật liệu kim loại vơ định hình........................... 37
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN
2.1. Xây dựng mơ hình vật liệu kim loại vơ định hình ................................... 44
2.2. Hàm phân bố xuyên tâm và thừa số cấu trúc ........................................... 49
2.3. Vi cấu trúc và hệ số khuếch tán ............................................................... 54
2.3.1. Vi cấu trúc..................................................................................... 54
2.2.2. Hệ số khuếch tán ........................................................................... 58
2.4. Sai số và đánh giá sai số .......................................................................... 59
CHƯƠNG 3. MÔ PHỎNG CẤU TRÚC VẬT LIỆU KIM LOẠI VƠ
ĐỊNH HÌNH


3.1. Cấu trúc kim loại vơ định hình ................................................................ 62
3.1.1. Cấu trúc của kim loại Fe, Co vơ định hình ................................... 62
3.1.2. Ảnh hưởng của mức độ hồi phục và mật độ ................................. 69
3.2. Cấu trúc hợp kim vô định hình ................................................................ 70
3.2.1. Cấu trúc của các hợp kim Fe-B, Co-B và Fe-P vơ định hình ........ 70
3.2.2. Ảnh hưởng của mức độ hồi phục, mật độ và nồng độ á kim ....... 76
3.3. Kết luận chương 3 ................................................................................... 84
CHƯƠNG 4. MÔ PHỎNG CƠ CHẾ KHUẾCH TÁN “BUBBLES”
TRONG VẬT LIỆU KIM LOẠI VƠ ĐỊNH HÌNH

4.1. Khảo sát lỗ trống ..................................................................................... 85
4.1.1. Ảnh hưởng của nồng độ á kim đến lỗ trống ................................. 86
4.1.2. Ảnh hưởng của nồng độ á kim đến các lỗ trống không giao nhau 90
4.2. Khảo sát cấu trúc đơn giản ...................................................................... 93
4.2.1. Mơ hình kim loại vơ định hình ..................................................... 93
4.2.2. Mơ hình hợp kim vơ định hình ................................................... 104
4.3. Khảo sát hệ số khuếch tán ..................................................................... 122
4.4. Kết luận chương 4 ................................................................................. 125
KẾT LUẬN .................................................................................................. 126
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN......... 128
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 129


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Vật liệu kim loại (kim loại và hợp kim) vơ định hình (VĐH) là các loại
vật liệu đã và đang được tập trung nghiên cứu bằng cả thực nghiệm và mơ
phỏng máy tính. So với vật liệu tinh thể, các tính chất hố lý của chúng rất
khác biệt, chẳng hạn như: cơ tính tốt, tính bền hố học (độ bền và độ cứng)
cao, khả năng chịu ăn mòn tốt, điện trở suất lớn, hệ số nhiệt điện trở thấp, tính
chất từ rất tốt, độ dẫn từ cao, đặc biệt là tính chất từ mền. Vì vậy, hiểu biết về
cấu trúc của vật liệu kim loại VĐH là một bước quan trọng để hồn thiện
cơng nghệ chế tạo vật liệu và công nghệ ứng dụng.
Những nghiên cứu trước đây về vật liệu kim loại VĐH cho thấy, hệ số
khuếch tán trong mẫu hồi phục giảm so với mẫu không hồi phục. Thông
thường, hiệu ứng này được giải thích qua sự tồn tại của các chuẩn nút khuyết
(quasi-vacancies) trong trạng thái siêu bão hoà (super-saturation). Trong qúa
trình ủ nhiệt, các nút khuyết này lưu động và trạng thái siêu bão hoà giảm là
do sự biến mất các chuẩn nút khuyết và thể tích tự do. Do đó, hệ số khuếch
tán trong vật liệu kim loại VĐH không hồi phục giảm như là hàm của thời

gian cho đến tận khi sự hồi phục kết thúc và hệ số khuếch tán đạt được giá trị
cuối cùng. Ngược lại, trong trạng thái hồi phục, q trình khuếch tán khơng
có sự trợ giúp của các chuẩn nút khuyết, nhưng khuếch tán thơng qua sự dịch
chuyển của một nhóm ngun tử lân cận [51, 116]. Tuy nhiên, sự giải thích
này thường trái ngược với kết quả khảo sát thực nghiệm như ảnh hưởng đồng
vị, sự phụ thuộc vào áp suất. Thêm nữa, định nghĩa về chuẩn nút khuyết vẫn
chưa được rõ ràng. Những phân tích về số liệu hệ số đàn hồi và khuếch tán
cho thấy, sử dụng lỗ trống loại nút khuyết để giải thích là khơng thoả đáng với
số liệu thực nghiệm. Mặt khác, mô phỏng động lực học phân tử (ĐLHPT) chỉ
ra sự biến mất nút khuyết khi đưa chúng vào trong mơ hình, sau khi hồi phục
10-10s [150]. Điều này có nghĩa là, nút khuyết trong vật liệu kim loại VĐH là

7


khơng bền vững. Giải thích phù hợp hơn của mơ hình ĐLHPT là tìm thấy phổ
liên tục của các lỗ trống cầu, tuy nhiên kích thước của lỗ trống cầu lại nhỏ
hơn kích thước nguyên tử [91]. Theo lý thuyết thể tích tự do (free volume) và
lý thuyết trạng thái hai mức (two-level states) [22, 155], một vài nguyên tử
(10 hoặc hơn) chuyển động cho đến khi đạt được khoảng cách đủ lớn. Áp
dụng mơ hình này cho hệ Zr-Ti và Ti-Ni, kết quả nhận được về sự ảnh hưởng
kích thước của nguyên tử khuếch tán phù hợp tốt với thực nghiệm. Tuy nhiên,
chưa có mơ hình nào đưa ra có thể giải thích hồng hảo, thỏa đáng và có hệ
thống những quan sát thực nghiệm khuếch tán. Do đó, cơ chế khuếch tán vẫn
chưa được hiểu biết đầy đủ và cịn nhiều tranh luận.
Trong luận án này, chúng tơi chỉ ra sự tồn tại các nút khuyết tự nhiên
(native vacancy) và khảo sát vai trò của chúng đối với sự khuếch tán để làm
sáng tỏ cơ chế khuếch tán trong vật liệu kim loại VĐH. Ảnh hưởng mức độ
hồi phục, mật độ, nồng độ và kích thước á kim đến cấu trúc và hệ số khuếch
tán trong vật liệu kim loại VĐH cũng sẽ được nghiên cứu chi tiết.

2. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là các vật liệu kim loại Fe, Co, Fe-B, Fe-P và CoB VĐH. Luận án tập trung nghiên cứu ba vấn đề sau: 1) Các đặc trưng vi cấu
trúc truyền thống như: hàm phân bố xuyên tâm (HPBXT), thừa số cấu trúc
(TSCT) và phân bố số phối trí (SPT); 2) Khảo sát lỗ trống, cấu trúc đơn giản
(simplex) và cơ chế khuếch tán vỡ bong bóng trong vật liệu kim loại VĐH
theo cả quan điểm hình học lẫn quan điểm năng lượng; 3) Khảo sát ảnh hưởng
của mức độ hồi phục, mật độ, nồng độ và kích thước á kim đến tính chất cấu
trúc cũng như hệ số khuếch tán.
3. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp mô phỏng thống kê hồi phục và phương pháp phân tích cấu
trúc vi mơ được sử dụng để xây dựng, phân tích và tính tốn các đặc trưng
cấu trúc, tính chất của các mơ hình vật liệu.

8


4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Luận án cung cấp những thông tin chi tiết về cấu trúc các vật liệu kim
loại Fe, Co, Fe-B, Fe-P và Co-B VĐH ở các trạng thái hồi phục, mật độ, nồng
độ và kích thước á kim khác nhau. Đặc biệt, chúng tôi cung cấp những thông
tin về cơ chế khuếch tán vỡ bong bóng theo quan điểm năng lượng. Mối quan
hệ giữa hệ số khuếch tán và nồng độ nút khuyết tự nhiên, nút khuyết-cấu trúc
đơn giản (vacancy-simplex) được xác định, cho phép khảo sát hệ số khuếch
tán ở các trạng thái hồi phục, mật độ, nồng độ á kim khác nhau.
5. Những đóng góp mới của luận án
Luận án đã cung cấp một bức tranh đầy đủ về lỗ trống, cấu trúc đơn giản
trong vật liệu kim loại VĐH ở các trạng thái có mức độ hồi phục, nồng độ,
kích thước á kim khác nhau như: số lượng, phân bố bán kính, phân bố năng
lượng chuyển tiếp và độ cao rào năng lượng.
Lần đầu tiên chỉ ra cơ chế khuếch tán vỡ bong bóng theo quan điểm năng

lượng, đã góp phần làm sáng tỏ cơ chế khuếch tán trong vật liệu kim loại
VĐH. Nghiên cứu đã cung cấp những số liệu tính tốn về hệ số khuếch tán ở
các trạng thái có mức độ hồi phục, mật độ, nồng độ và kích thước á kim khác
nhau trong vật liệu kim loại VĐH.
Cùng hướng nghiên cứu này, thời gian gần đây cịn có nhiều nhóm
nghiên cứu khác thực hiện. Cơng trình này đã cung cấp nhiều số liệu từ các
cơng trình thực nghiệm và mơ phỏng của một số tác giả khác về các thông số
cấu trúc và hệ số khuếch tán trong vật liệu kim loại VĐH.
6. Cấu trúc của luận án
Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án được chia thành 4 chương:
Chương 1 giới thiệu tổng quan về vật liệu kim loại VĐH, các phương
pháp, kết quả mơ phỏng và một số cơng trình khảo sát cơ chế khuếch tán
trong vật liệu kim loại VĐH.

9


Chương 2 trình bày phương pháp xây dựng mơ hình thống kê hồi phục
(TKHP) với thế tương tác cặp Pak-Doyama. Kỹ thuật tính tốn các đặc trưng
cấu trúc như: hàm phân bố xuyên tâm (HPBXT), thừa số cấu trúc (TSCT) và
phân bố số phối trí (SPT). Phương pháp xác định các đặc trưng lỗ trống, cấu
trúc đơn giản và hệ số khuếch tán.
Chương 3 trình bày các kết quả mơ phỏng cấu trúc vật liệu kim loại
VĐH. Khảo sát cấu trúc vật liệu kim loại VĐH ở các mức độ hồi phục, mật
độ, nồng độ á kim khác nhau.
Chương 4 khảo sát lỗ trống, cấu trúc đơn giản và mô tả cơ chế khuếch
tán vỡ bong bóng trong vật liệu kim loại VĐH. Ảnh hưởng của mức độ hồi
phục, mật độ, nồng độ và kích thước á kim đến hệ số khuếch tán cũng được
khảo sát trong chương này.
Luận án đã tham khảo 161 tài liệu tham khảo

10


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN
Trong chương này, chúng tơi trình bày: phương pháp chế tạo, cấu trúc và
tính chất của các vật liệu kim loại VĐH; những kết quả nghiên cứu về cấu
trúc, một số tính chất của các vật liệu kim loại VĐH bằng cả thực nghiệm, lý
thuyết lẫn mô phỏng máy tính; những vấn đề mang tính thời sự, đã và đang
được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học như cấu trúc, nút khuyết tự nhiên
(native vacancy), cơ chế khuếch tán trong kim loại Co, Fe, Ni và hợp kim trên
cơ sở Co, Fe, Ni VĐH.
1.1. Giới thiệu về vật liệu kim loại vơ định hình
1.1.1. Phƣơng pháp chế tạo và ứng dụng
Vật liệu kim loại VĐH là những vật liệu khơng có trật tự xa trong phân
bố ngun tử. Các vật liệu này cịn có tên gọi khác là các vật liệu thuỷ tinh
hay phi tinh thể. Có nhiều phương pháp để chế tạo vật liệu kim loại VĐH, về
cơ bản là sự chuyển cực nhanh các nguyên tử của hợp kim từ thể lỏng hoặc
thể khí sang thể rắn. Khi đó, sự đơng cứng q nhanh làm các ngun tử bị
“đóng băng” ở những vị trí mà nó có trong trạng thái lỏng, Do vậy, trong vật
liệu kim loại VĐH các nguyên tử phân bố theo trật tự gần. Chính vì có cấu
trúc như vậy mà vật liệu kim loại VĐH có các tính chất khác thường về dẫn
điện, từ tính, các tính chất cơ học và khả năng chịu ăn mòn rất cao. Tuy nhiên,
vật liệu kim loại VĐH tự thân là các vật liệu giả cân bằng. Nói một cách khác,
trạng thái VĐH là trạng thái khơng cân bằng và ln có xu hướng chuyển về
trạng thái cân bằng (trạng thái có cấu trúc tinh thể tương ứng), khi đó có sự
thay đổi cấu trúc cũng như sự giảm thể tích tương ứng khoảng 0,5% và kèm
theo các là sự thay đổi các tính chất vật lý. Khi nung nóng vật liệu kim loại
VĐH đến nhiệt độ đủ cao, thì xảy ra hiện tượng tinh thể hoá, nhiệt độ tinh thể

hoá này xác định mức độ của độ bền nhiệt của vật liệu kim loại VĐH, do vậy,

11


sự ứng dụng của loại vật liệu này cũng bị hạn chế. Một số phương pháp có thể
sử dụng để chế tạo vật liệu kim loại VĐH như sau:
Phương pháp làm nguội nhanh: Đây là phương pháp phổ biến để chế
tạo vật liệu kim loại VĐH. Tốc độ nguội nằm trong khoảng (10 6 † 109 K/s).
Đối với vật liệu có xu hướng kết tinh cao như kim loại thì cần tốc độ nguội rất
cao và được thực hiện bằng phương pháp “trống quay”, kim loại nóng chảy
được phun lên tầng trống đồng hợp kim, chúng quay với vận tốc lớn (vận tốc
~ 10 m/s), một lớp mỏng kim loại nóng chảy được hình thành và mất nhiệt rất
nhanh do tiếp xúc với trống đồng tạo nên băng VĐH.
Chế tạo VĐH từ pha rắn: Phương pháp này thực hiện bằng cách bắn
phá các tinh thể rắn bởi các hạt có năng lượng cao (neutron, ion hoặc điện tử),
khi đó VĐH hố được thực hiện do nóng chảy cục bộ rồi nguội nhanh nhờ
truyền nhiệt cho đế hoặc sử dụng phương pháp phun âm cực. Một kĩ thuật
khác là kĩ thuật hợp kim hoá cơ học hoặc nghiền cơ học. Các hợp kim VĐH
khối thường được sử dụng theo phương pháp này.
Chế tạo từ pha hơi: Trong phương pháp này, hơi kim loại được ngưng
tụ rất nhanh trên đế và tạo thành màng mỏng VĐH (tốc độ nguội đạt tới 10 10
K/s). Một số phương pháp tạo thành thể hơi thường được sử dụng bằng cách
nấu chảy vật liệu và bay hơi trong chân khơng, ngồi ra phương pháp phun xạ
ca tốt và phương pháp hoá học cũng thường được sử dụng.
1.1.2. Cấu trúc vật liệu kim loại vơ định hình
Cấu trúc kim loại VĐH: Kim loại VĐH tinh khiết như Cr, Mn, Fe và Co
có thể nhận được bằng cách phun bụi kim loại lỏng lên một đĩa được làm lạnh
đến nhiệt độ 4 K. Sắt VĐH ổn định khi độ dày của màng mỏng không lớn hơn
15 nm. Khi độ dày lớn hơn thì màng mỏng sẽ chuyển dần sang trạng thái tinh

thể với cấu trúc dạng lập phương tâm khối [96-97]. Điện trở suất của Fe VĐH
bằng khoảng 150 .cm , trong khi đó đổi với Fe lỏng ở nhiệt độ nóng chảy thì
giá trị tương ứng là 139 .cm . Khi nung nóng màng mỏng với độ dày 2,5 nm

12


thì xảy ra hiện tượng tinh thể hố trong vùng nhiệt độ từ 50 † 60 K. Điện trở
suất trong trường hợp này giảm đến giá trị khoảng 50 .cm . Nghĩa là, điện
trở suất của Fe VĐH cao hơn so với Fe có cấu trúc tinh thể, một hiện tượng
tương tự cũng được tìm thấy trong các kim loại VĐH khác. Cũng bằng
phương pháp phun bụi Ni lỏng, người ta tìm cách nhận Ni ở trạng thái VĐH.
Nhưng khi phun lên đĩa ở nhiệt độ 4 K thì màng mỏng nhận được không phải
là Ni VĐH mà là Ni có cấu trúc tinh thể nhỏ [96-97]. Thực tế cho thấy, Ni ở
trạng thái VĐH có thể nhận được khi thêm vào Ni lỏng một số tạp chất. Cr
VĐH cũng nhận được bằng phương pháp phun bụi kim loại lỏng như đối với
trường hợp của Fe. Quá trình tinh thể hố xảy ra ở nhiệt độ khoảng 52 K và
có cấu trúc chuyển sang dạng lập phương tâm khối. Điện trở suất của mẫu Cr
khi đó giảm từ 90 .cm đến khoảng 60 .cm . Tạp chất trong trường hợp này
làm tăng nhiệt độ mà ở đó xảy ra quá trình tinh thể hố mẫu Cr.
Bằng phương pháp tương tự thì Mn VĐH cũng thu được và màng Mn
VĐH bị tinh thể hố khi nung nóng lên nhiệt độ khoảng 400 K. Dưới 400 K
thì điện trở suất màng Cr VĐH giảm với sự tăng nhiệt độ, nghĩa là giảm từ
400 .cm ở nhiệt độ 4 K đến giá trị 380 .cm ở nhiệt độ 400 K [96-97]. Quá
trình tinh thể hố thì xảy ra một cách chậm chạp. Bằng phương pháp tương tự
P. K. Leung [96], cũng nhận được màng Co VĐH. Ngoài các kim loại kể trên,
bằng phương pháp phun bụi kim loại lỏng, nhiều màng mỏng của các chất
khác cũng nhận được ở trạng thái VĐH như: Ge, Si, Te, Bi, Sb, Ga, As, Al,
V, Pd, Zr, Hf, Re, Nb, Ta, W, Mo và Ni.
Bảng 1.1. Vị trí và độ cao các đỉnh hàm phân

kim loại VĐH.
Kim loại
r2/r1
r3/r1
r4/r1
Cr
1,66
1,91
2,49
Mn
1,67
1,96
2,48
Fe
1,76
1,96
2,51
Fe
1,67
1,96
2,49
Co
1,69
1,93
2,49
Ni
1,71
1,93
2,55

13

bố xuyên tâm cặp, g(r) của một số
r5/r1
3,36
3,38
3,38
3,41
3,35
3,38

Tài liệu
P. K. Pleung [96-97]
P. K. Pleung [96-97]
T. Ichikawa [127]
P. K. Pleung [96-97]
P. K. Pleung [96-97]
T. Ichikawa [127]


a(K)

K (nm-1)

a(K)

Hình 1.1. Thừa số cấu trúc, a(K) của một số kim loại
VĐH theo số liệu thực nghiệm của P.Leung [49, 96].

K (Å-1)

Hình 1.2. Thừa số cấu trúc a(K) của một số hợp kim VĐH:
a) Fe83P17; b) Fe75B25; c) Fe80B20; d) Fe84B16 [16, 156].

14


Bảng 1.2. Mật độ; vị trí các đỉnh của HPBXT và TSCT; số phối trí, n1 trong hợp kim
VĐH chứa B [157-159].
Các hợp
Mật độ Vị trí đỉnh của a(K), Å-1
Vị trí đỉnh của g(r), Å
SPT
3
kim VĐH
g/cm
n1
r1
r2
r3
r1
r2
r3
Fe84B16
7,38
2,99
5,26
6,10
2,58
4,40
4,88

11,0
Fe80B20
7,31
3,01
5,26
6,10
2,57
4,35
4,93
11,9
Fe75B25
7,22
2,98
5,23
6,10
2,62
4,33
4,90
12,2
Co83B17
8,34
3,02
5,25
6,10
2,57
4,36
4,91
11,5
Co77B23
8,16

2,98
5,26
6,05
2,61
4,32
4,92
12,4
Ni82B18
8,36
3,04
5,28
6,01
2,57
4,33
4,87
11,4

Hình 1.1 mơ tả thừa số cấu trúc (TSCT) của một số màng mỏng kim loại
VĐH từ số liệu thực nghiệm của P. K. Leung [96] và [49]. Như có thể thấy, vị
trí và độ cao cực đại thứ nhất của a(K) vào khoảng 2,9 † 3,3 Å-1 và 3,6 † 4,2.
Ở đỉnh thứ hai có sự tách đơi thành hai đỉnh nhỏ, độ cao của đỉnh nhỏ bên trái
cao hơn độ cao đỉnh nhỏ bên phải (Hàm phân bố xuyên tâm, g(r) có thể nhận
được từ TSCT a(K), với kim loại VĐH, đỉnh thứ hai của hàm g(r) cũng bị
tách là hai như TSCT). So với trạng thái lỏng, độ cao đỉnh thứ nhất của màng
mỏng VĐH lớn hơn rất nhiều (ở trạng thái lỏng độ cao đỉnh bên trái trong
tách đỉnh thứ hai là 2). Hơn nữa, hình dạng TSCT của các kim loại này cũng
rất giống nhau. Vị trí các cực đại (tỉ số vị trí các cực đại thứ 2, 3, 4 và 5 so với
cực đại thứ nhất) của hàm phân bố xuyên tâm (HPBXT) được tổng kết trong
bảng 1.1. Như có thể thấy, các tỉ số ri/r1 (i = 2, 3, 4 và 5) đối với các kim loại
VĐH khác nhau là gần tương tự nhau. Điều này cho thấy, sự gần gũi về mặt

cấu trúc của kim loại VĐH, đây cũng là một đặc điểm đặc biệt của cấu trúc
các kim loại VĐH tinh khiết.
Cấu trúc hợp kim VĐH: Hợp kim VĐH được phân loại sơ bộ thành
nhiều nhóm tuỳ theo thành phần hố học của chúng như sau: hợp kim của kim
loại nhóm VIII trong bảng tuần hoàn với 20 † 25% các nguyên tố á kim (B, P,
Si, C và Ge). Các hợp kim này nhận được bằng phương pháp làm lạnh nhanh
với tốc độ 105 † 106 K/s; hợp kim nhóm kim loại quý như Ag, Au và các kim
loại nhóm chuyển tiếp (Mo, W, Nb, Ti và Zr) với 20% á kim; hợp kim các

15


kim loại đất hiếm với các kim loại khác (Cu, Ag, Al, Ga, In, Ge, …). Q
trình VĐH hố ở đây được tăng cường khi có khoảng 20% nồng độ nguyên tố
thứ hai trong hợp kim; hợp kim của các kim loại Fe, Co, Ni và Cu với các kim
loại nhóm chuyển tiếp Ti, Zr, Nb, Ta, Mo, W và V. Q trình VĐH hố ở đây
được tiến hành với tốc độ làm lạnh rất cao, khoảng hơn 10 7 K/s; hệ các hợp
kim của các kim loại thường gặp như Pb-Sb, Ag-Pb, Au-Ti và Cu-Sn.
Cấu trúc hợp kim VĐH được nghiên cứu bằng phương pháp thực nghiệm
như: Nhiễu xạ tia-X, nhiễu xạ chùm neutron hay chùm electron [1, 10-13, 19,
25, 31, 33, 41, 42, 50, 55, 58, 73, 103, 120, 127-136]. Bên cạnh đó, hiện nay
cịn sử dụng thêm phương pháp mới như phương pháp EXAFS (Extended Xray Absorption Fine Structure), trong phương pháp này cấu trúc tinh vi của
lớp màng mỏng vật liệu nơi hấp thụ tia Rontgen được phân tích chi tiết.
Phương pháp này, cho thơng tin về phân bố nguyên tử lân cận xung quanh
nguyên tử đang khảo sát. Thơng tin về cấu trúc có được là kết quả của nhiễu
xạ nhiều lần lên một nhóm các nguyên tử. Với hợp kim Pb80Ge20, kết quả cho
thấy phổ EXAFS của trạng thái VĐH và trạng thái tinh thể là giống nhau.
Thông thường, thông tin chi tiết về cấu trúc hợp kim VĐH được phân
tích chi tiết thơng qua HPBXT, g(r) và TSCT, a(K). Để tính các hàm riêng
này, người ta dùng các phương pháp như: nhiễu xạ Rontgen (chùm neutron và

electeron) cho hệ Pd-Si; tán xạ neutron phân cực như cho hệ Co-P; tổng hợp
cả bằng tia Rontgen và chùm neutron phân cực cho các hệ Co-P, Fe-Tb; tán
xạ dị thường tia Rontgen, như cho các hệ As-Te, Ni-P, Nb-Ni, Co-P, Fe-P,
Cu-Zr; tổng hợp cả tán xạ bằng tia Rontgen và chùm neutron, như cho hệ FeB, với việc xem như tán xạ do cặp á kim - á kim là khơng đáng kể; tính các hệ
số cấu trúc riêng với giả thiết là chúng không phụ thuộc vào thành phần hợp
kim, như cho các hệ Cu-Zr, Nb-Ni. Thông thường, TSCT tổng và HPBXT
thành phần của hợp kim VĐH và hợp kim tương ứng ở trạng thái lỏng là
giống nhau. Tuy nhiên, ở trạng thái VĐH thường có hiện tượng tách đỉnh ở

16


cực đại thứ hai trong các hàm tương ứng. Cho đến nay, hiện tượng tách đỉnh
này, thường được cho là liên quan đến cấu trúc 20 mặt (icosahedron) trong hệ.
Nhóm hợp kim VĐH hệ hai nguyên giữa Fe, Co và Ni với các á kim B, P
và Si là nhóm hợp kim rất quan trọng và đang có nhiều ứng dụng trong thực
tế, như một loại vật liệu sắt từ. Nhóm hợp kim VĐH hệ hai nguyên này, được
nghiên cứu rộng rãi nhất về cấu trúc cũng như các tính chất vật lý của chúng.
Nhóm tác giả Y. Waseda [158, 159] và nhóm tác giả [76, 78, 137, 156] cho
thấy: Với hợp kim VĐH hệ Fe-B và Fe-P, các kết quả nghiên bằng nhiễu xạ
tia Rontgen cho thấy HPBXT và TSCT tổng thể có dạng như hình 1.2 và 1.3.
Ở đây, hiện tượng tách đỉnh ở cực đại thứ hai xảy ra trong cả hai loại hàm
phân bố cho cả Fe-P và Fe-B. Sự tách đỉnh ở cực đại thứ hai xảy ra trong hệ
Fe-P rõ ràng hơn trong Fe-B VĐH (xem hình 1.2). Khi hàm lượng B nhỏ hơn
16% thì đỉnh phụ ở phía trái thấp hơn đỉnh phụ ở phía phải và khi hàm lượng
B lớn hơn thì ngược lại (xem hình 1.3). Tuy nhiên, trong một số nghiên cứu
khác thì hàm lượng B tới hạn này, có khác một chút (~ 14% hoặc ~ 17%).
Hiện tượng khác nhau kể trên trong hợp kim VĐH hệ Fe-B, có thể lý giải bởi
có sự thay đổi cấu trúc hoặc đơn giản hơn là sai số thực nghiệm, hoặc các
phương pháp thực nghiệm khác nhau. Với hệ Fe-P thì đỉnh phụ bên trái (của

sự tách đỉnh ở cực đại thứ hai) ln cao hơn đỉnh phía bên phải với mọi hàm
lượng của P trong khoảng 14 † 27%. Hiện tượng tách đỉnh ở cực đại thứ hai
cũng xảy ra trong các hợp kim VĐH Co-B, Co-P và Ni-B [76, 126, 156-159].
Trong cơng trình [157], Y. Waseda đã tính TSCT của các hợp kim VĐH
hệ Nb-Ni, Cu-Zr và Fe-Zr. Kết quả cho thấy, TSCT tổng a(K) khơng có sự
tách đơi đỉnh ở đại thứ hai, nhưng lại có vị trí nhơ ra rõ rệt như “cùi tay”
(thuật ngữ chuyên ngành). Bên cạnh đó, Waseda cịn đưa ra kết luận, khoảng
cách trung bình giữa các ngun tử và số phối trí trung bình cho các cặp
nguyên tử khác nhau trong hợp kim VĐH Fe 30Zr70, Pd30Zr70, Cu-Zr và Nb-Ni.
Bảng 1.2 chỉ ra một số đặc trưng của HPBXT và TSCT tổng thể của một
số hợp kim hệ hai nguyên dạng kim loại chuyển tiếp - á kim. Như có thể thấy,

17


vị trí của các cực đại thứ nhất, thứ hai và thứ ba trong HPBXT và TSCT của
các hợp kim thay đổi rất nhỏ theo nồng độ B (sai khác nhau trong khoảng ±
0,04 Å, tức là nằm trong giá trị sai số cho phép). Trong khi đó số phối trí tăng
mạnh theo sự mạnh theo nồng độ á kim B, từ 11,0 † 12,2 đối với hệ FexB100-x;
11,5 † 12,4 cho hệ CoyB100-y và số phối trí của hệ Ni-B là 11,4.
Khi nghiên cứu sự phụ thuộc khoảng cách trung bình giữa các nguyên tử
vào nồng độ á kim, Y. Waseda [157-159] và cộng sự cho thấy, sự tăng hàm
lượng á kim dẫn đến sự tăng đáng kể khoảng cách trung bình giữa các nguyên
tử kim loại. Như thấy trong hình 1.4, với trường hợp á kim P thì hiệu ứng trên
mạnh hơn rõ rệt so với á kim B (khoảng cách trung bình giữa các nguyên tử
kim loại trong hệ Fe-B và Co-B tăng rất nhỏ). Sự tăng khoảng cách trung bình
giữa các nguyên tử kim loại xảy ra cho đến khi hàm lượng (nồng độ) á kim có
giá trị khoảng 20%. Như có thể thấy trên hình 1.4, khoảng cách giữa hai lân
cận gần nhất tăng lên từ 2,5 Å đến 2,7 Å (tức là tăng khoảng 8%). Sau đó thì
giảm xuống chậm chạp khi nồng độ á kim > 20%.

Hình 1.5 cho thấy, sự tách đơi đỉnh của đỉnh thứ hai trong các HPBXT
xảy ra trong hợp kim hệ hai nguyên Fe83B17. Như có thể thấy, hiện tượng tách
đơi đỉnh này có thể quan sát rất rõ khi sử dụng phương pháp nhiễu xạ tia X và
hầu như không quan sát thấy khi sử dụng phương pháp nhiễu xạ neutron (xem
hình 1.5 (A)) [157]. Như có thể thấy trên hình 1.5 (B), đối với HPBXT cặp,
hiện tượng tách đổi đỉnh chỉ xảy ra đối với cặp Fe-Fe. Tuy nhiên, đối với cặp
Fe-B lại không xảy ra hiện tượng tách đơi đỉnh. T. Fujiwara [125], đã giải
thích hiện tượng này bằng cách dựa vào kích thước của nguyên tử B.
Theo Y. Waseda [159], tỉ lệ độ cao các đỉnh phụ trong cực đại thứ hai
được xem như là hàm của nồng độ á kim (xem hình 1.6). Như có thể thấy, tỉ
lệ độ cao đỉnh phụ tăng theo nồng độ á kim, hợp kim Fe-B tăng mạnh hơn so
với hợp kim Fe-P. Khi nồng độ á kim lớn hơn 20% thì tỉ lệ độ này khơng cịn
thay đổi theo nồng độ á kim [157, 158].

18


a(K)G(r)

Fe-B lỏng, B %

r (Å)
Hình 1.3. Hàm phân bố xuyên tâm tổng thể, G(r) của
hợp kim Fe-B lỏng, ở các nồng độ khác nhau [157].

r1(Å)

r1

P, B%

P, B %
Hình 1.4. Khoảng cách trung bình giữa các nguyên tử
trong hợp kim VĐH hệ (Fe, Co, Ni)-(B,P) [157].

19


Nơtron

G(r)

Tia-X

r (Å)

R = G(r2)/G(r2’)

Hình 1.5. Hàm phân bố xuyên tâm (HPBXT) của hợp kim Fe83B17. (A)
HPBXT tổng thể: nét liền là số liệu nhiễu xạ tia X, nét đứt là số liệu nhiễu
xạ neutron [157]. (B) HPBXT thành phần xác định từ số liệu nhiễu xạ tia
X và neutron, đường nét liền cho cặp Fe-Fe và nét đứt cho cặp Fe-B của
tác giả chính Fujiwara (1980) [125].

B, P %
Hình 1.6. Tỉ lệ độ cao các đỉnh phụ trong sự tách đỉnh thứ hai của
HPBXT, G(r) đối với hợp kim Fe-P và Fe-B như là hàm của nồng độ
á kim [157, 159]: r2 - đỉnh phụ thứ nhất, r2’ - đỉnh phụ thứ hai.

20