М. А.БАРАНОВА
Научный руководитель – В. П. ФИЛИППОВ, д. ф.-м. н., профессор
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
ФАЗОВЫЙ СОСТАВ АТОМОВ ЖЕЛЕЗА В БЕРИЛЛИИ
Метод мессбауэровской спектроскопии в режиме регистрации прошедшего излучения и регистрации электронов конверсии с разных глубин применен для исследования состояния атомов железа в сплаве на основе бериллия, как по всей толщине образца, так и приповерхностных слоях.
Бериллий – известный конструкционный и функциональный материал с уникальными свойствами. В бериллии технической чистоты имеется ряд примесей, например, железо. Присутствуя в бериллии в виде различных фаз, примеси могут влиять на характеристики материала, поэтому важно знать их состояние, причем как в объеме, так и в приповерхностных слоях.
Целью работы является сравнение состояния атомов железа в объеме массивного образца технического бериллия и в приповерхностных слоях.
Для исследований выбран сплав бериллия Be – 0,11 масс.% Fe, подвергнутый длительному отжигу при 600°C. Спектры получены при комнатной температуре на спектрометре ЯГРС-6, работающем в режиме постоянных скоростей. Прошедшее мёссбауэровское излучение регистрировалось сцинтилляционным детектором (трансмиссионные спектры), а электроны конверсии газопроточным пропорциональным детектором (спектры КЭМС). Источник мессбауэровского излучения 57Co(Rh). Обработка спектров осуществлялась с помощью программ Univem MS (Ростов) и MSTools. Изомерные сдвиги приведены относительно a-Fe. При анализе спектров учтен опыт, накопленный исследователями в области мессбауэровской спектроскопии сплавов бериллия и циркония [1].
Полученные спектры приведены на рисунке. Спектры содержат уширенные линии. В режиме КЭМС с помощью усовершенствованной методики удалось получить удовлетворительно разрешаемые спектры (Рис. 1 б и в). Как показал расчет, спектры КЭМС имеют большие ширины по сравнению со спектром пропускания. Это свидетельствует о том, что в объеме атомы железа находятся более в однородных эквивалентных позициях, а в приповерхностных слоях они находятся в разных окружениях. Это может быть вызвано как влиянием поверхностных эффектов, так и особенностями технологии приготовления и отжига сплава. Различия спектров в особенности заметно проявляются при анализе распределения изомерных сдвигов. Это распределение показано на спектрах в виде темных полос. Установлено, что спектр пропускания (Рис. 1а) содержит линии квадрупольного расщепления парамагнитной фазы c изомерным сдвигом d = 0,30 ± 0,02 мм/с, и квадрупольным расщеплением DE = 0,30 ± 0,02 мм/с. Такими параметрами спектров обладает интерметаллическое соединение AlFeBe4. Также выявляются линии спектра с d = 0,11 ± 0,02 мм/с, DE = 0,58 ± 0,02 мм/с, что свидетельствует о присутствии небольшого количества железа в твердом растворе.
Рис. 1. а) Трансмиссионный спектр – со всей толщины образца; б) Спектр, полученный на конверсионных электронах с глубины образца; в) Спектр, полученный на конверсионных электронах с поверхности образца
В приповерхностных слоях по мере движения к поверхности состояние атомов железа меняется, хотя и содержит в основном указанные фазы.
Таким образом, метод КЭМС впервые использован для исследования бериллиевых сплавов. Он позволил выявить различия в состоянии атомов железа в приповерхностных слоях и в глубине образца.
Список литературы
1. , Филиппов радиоизотопных методов исследования материалов на основе циркония и бериллия ВАНТ. Сер. Материаловедение и новые материалы. 2006. ВыпС. 292-303.
