A. STRUCTURE INFORMATIONAMORPHOUS SOLID FORMATION AND INTERSTITIAL SOLUTION BEHAVIOR IN METALLIC ALLOY SYSTEMS | Supplément au Journal de Physique Colloques
Colloque sur les Structures Métalliques Désordonnées / Disordered Metallic Systems
J. Phys. Colloques 35 (1974) C4-1-C4-10
DOI: 10.1051/jphyscol:1974401
D. TURNBULL
Division of Engineering and Applied Physics Harvard University Cambridge, Massachusetts 02138, USA
Résumé
Les modèles pour la transition état fondu → solide amorphe et pour la structure des solides amorphes dans les systèmes métalliques seront rappelés. L'expérience suggère que la tendance à former des verres métalliques est plus grande dans les systèmes composés principalement de métaux nobles ou de certains métaux de transition (A) auxquels sont mélangées de plus faibles quantités de certains métalloïdes ou d'éléments électropositifs (B). Souvent la formation des phases liquides de ces alliages AB est accompagnée de transfert de chaleur, d'un excès d'entropie de mélange ou d'une contraction en volume. Les effets de la composition sur la tendance à former des alliages vitreux seront discutés en tenant compte de ces résultats et dans le cadre des modèles structurels auxquels on se réfère. Nous remarquons aussi que la diffusion ultra-rapide d'impuretés a lieu dans les alliages où un élément du type B est la matrice cristalline et un élément du type A est l'impureté. L'expérience montre très clairement que ce transport rapide est effectué de façon prédominante par des défauts de type interstitiel, qui, contrairement aux règles empiriques du rapport des dimensions des atomes donnant le comportement des solutions, doivent être constitués par de substantielles proportions du composant A. Les récentes études de frottement intérieur de Turner et de ses collaborateurs suggèrent que dans les systèmes plomb-métal noble les défauts ont des configurations interstitielles excentrées. Nous suggérons que ce comportement interstitiel des solutions puisse provenir du même type d'interactions A-B qui sont responsables de la forte tendance à former des verres dans les alliages où A est la matrice. Ces interactions seront discutées à la lumière des corrélations habituelles relatives à la formation des alliages.
Abstract
Models for the melt → amorphous solid transition and for the structure of amorphous solids in metallic systems will be reviewed. Experience suggests that the tendency toward formation of metallic glasses is greatest in systems composed mainly of noble or certain transition metals (A) admixed with smaller amounts of certain metalloidal or electropositive elements (B). Often the formation of the liquid states of these AB alloys is accompanied by heat evolution, excess entropy of mixing or some volume contraction. The effects of composition on alloy glass forming tendency will be discussed in view of these data and in terms of the structural models alluded to. We note also that the occurrence of ultra-fast impurity diffusion is in alloys where a B type element is the crystalline host and an A type element is the impurity. Experience shows quite conclusively that this rapid transport is effected primarily by interstitial type defects, which must, contrary to the empirical atom size ratio rules for solution behavior, be constituted by substantial proportions of the A component. The recent internal friction studies of Turner and associates suggest that in the lead-noble metal systems the defects have off-center interstitial configurations. We suggest that this interstitial solution behavior may stem from the same type of A-B interactions which are responsible for the strong glass forming tendency in alloys where A is the host. These interactions will be discussed in view of current correlations of alloying behavior.