Увеличенная диффузионная подвижность

Еще одной особенностью, характерной как для нанокристаллических твердых растворов, так и для растворов, образуемых в предплавильном состоянии, является существенное расширение их концентрационной области по сравнению с низкотемпературным равновесным состоянием. Это зачастую приводит к появлению нелинейности в изменении периодов решетки раствора при содержании растворенного компонента, превышающем предельно-равновесное значение. Так для квазибинарной боридной системы TiB2-W2B5 было установлено, что увеличение содержания W2B5 составляющей в твердом растворе приводит к небольшому росту периода гексагональной решетки твердого раствора а и уменьшению периода.

Причиной уменьшения периода с решетки твердого раствора является меньший радиус атома вольфрама в сравнении с радиусом замещаемых атомов титана. Небольшое увеличение периода решетки а обусловлено избытком растворенных атомов бора, образующимся при его формировании, последняя из которых в равновесном состоянии имеет состав с избытком атомов бора по сравнению с диборидом (данных о какой-либо возможности стабилизации фазы WB2 в равновесных условиях получения даже при большом недостатке по атомам бора в литературе нет).

В ионно-плазменных конденсатах подобное изменение периодов решетки наблюдается в концентрационном интервале, не превышающем предел растворения У2В5-фазы в Т1В2-решетке в равновесных условиях. Однако в отличие от равновесных условий получения, при которых дальнейшее повышение относительной концентрации или уменьшение температуры сопровождается образованием двухфазной смеси твердых растворов, сверхбыстрая термализация атомов на поверхности при осаждении нанокристаллических конденсатов из ионно-плазменных потоков приводит к повышению концентрационной устойчивости твердого раствора на базе более простой TiB2 кристаллической решетки.

При этом происходит резкое уменьшение периода решетки твердого раствора с, в то время как период решетки а ведет себя сложным образом: вначале происходит его рост, а затем при достижении состава 85 мол. W2B5-15 мол. TiB2 происходит его резкое уменьшение.