ВЗАИМОСВЯЗЬ РАЗМЕРОВ И ФАЗОВОГО СОСТАВА МАССИВНЫХ АМОРФНЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ Zr

  • Александра Алексеевна Дрозденко Институт физики твердого тела Российской академии наук
  • Данила Викторович Матвеев Институт физики твердого тела Российской академии наук
  • Елена Андреевна Першина Институт физики твердого тела Российской академии наук
  • Александр Семенович Аронин Институт физики твердого тела Российской академии наук
Ключевые слова: объёмные аморфизирующиеся сплавы, сплавы на основе Zr, плавка во взвешенном состоянии, рентгенография

Аннотация

Массивные аморфные сплавы на основе Zr интересны тем, что обладают высокими механическими свойствами и термической стабильностью. Преобладающий компонент Zr в сплаве значительно увеличивает его прочность, пластичность, коррозионную стойкость, а также температуру плавления, что важно при создании различных конструкционных материалов. Получение массивных сплавов на основе Zr с аморфной структурой является не тривиальной задачей, а требует специализированного подхода, поскольку высокая степень окисления Zr и необходимые высокие скорости охлаждения расплава весьма ограничивают реализацию аморфного состояния. При недостаточной скорости охлаждения при закалке образуются кристаллические фазы, что влечет за собой изменение свойств самого материала, что в свою очередь влияет на область его практического применения. Поэтому очень важно иметь представление об изменении структуры в процессе изготовления, ведь многие свойства материалов являются структурно-зависимыми.

В ходе работы методом плавки во взвешенном состоянии и закалки в медные изложницы переменного диаметра были получены аморфные, частично кристаллические и кристаллические образцы аморфизирующегося сплава состава Zr55Cu30Al10Ni5. Проведена идентификация кристаллических фаз, образующихся при закалке в зависимости от размеров образца и положения в нем. Выявлены и объяснены небольшие расхождения в значениях межплоскостных расстояний образовавшихся фаз с табличными, которые могут быть связаны с частичным замещением атомов, что приводит к анизотропным искажениям решетки. В рамках работы выявлены различия в фазовом составе после закалки и при распаде аморфной фазы при нагреве сплава данного состава.

Биографии авторов

Александра Алексеевна Дрозденко , Институт физики твердого тела Российской академии наук

аспирант, младший научный сотрудник лаборатории Структурных исследований

Данила Викторович Матвеев, Институт физики твердого тела Российской академии наук

кандидат физико-математических наук, доцент, старший научный сотрудник лаборатории Структурных исследований

Елена Андреевна Першина, Институт физики твердого тела Российской академии наук

кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории Структурных исследований

Александр Семенович Аронин, Институт физики твердого тела Российской академии наук

доктор физико-математических наук, профессор, заведующий лабораторией Структурных исследований

Литература

1. Inoue A., Zhang T., Masumoto T. Al-La-Ni amorphous alloys with a wide supercooled liquid region // Materials Transactions JIM. 1989. Vol. 30. № 12. P. 965–972.
2. Inoue A., Yamaguchi H., Zhang T., Masumoto T. Al-La-Cu amorphous alloys with a wide supercooled liquid region // Materials Transactions JIM. 1990. Vol. 31. № 2. P. 104–109.
3. Inoue A., Ohtera K., Kita K., Masumoto T. New amorphous Mg-Ce-Ni alloys with high strength and good ductility // Japanese journal of applied physics part 2-letters and express letters. 1988. Vol. 27. № 12. P. L2248–L2251.
4. Inoue A., Kohinata K., Ohtera K., Tsai A.P., Masumoto T. Mg-Ni-La amorphous alloys with a wide supercooled liquid region // Materials Transactions JIM. 1989. Vol. 30. № 5. P. 378–381.
5. Inoue A., Zhang T., Masumoto T. Zr-Al-Ni amorphous alloys with high glass transition temperature and significant supercooled liquid region // Materials Transactions JIM. 1990. Vol. 31. № 3. P. 177–183.
6. Inoue A., Zhang T., Masumoto T. Glass-forming ability of alloys // Journal of non-crystalline Solids. 1993. Vol. 156. P. 473–480.
7. Amiya K., Nishiyama N., Inoue A., Masumoto T. Mechanical strength and thermal stability of Ti-based amorphous alloys with large glass-forming ability // Materials science and engineering a-structural materials properties microstructure and processing. 1994. Vol. 179. P. 692–696.
8. Inoue A., Nishiyama N., Amiya K., Zhang T., Masumoto T. Ti-based amorphous alloys with a wide supercooled liquid region // Materials Letters. 1994. Vol. 19. № 3-4. P. 131–135.
9. Inoue A., Zhang T., Nishiyama N., Ohba K., Masumoto T. Extremely wide supercooled liquid region and large glass-forming ability in Zr65− xAl7.5Cu17.5Ni10 Bex amorphous alloys // Materials science and engineering a-structural materials properties microstructure and processing. 1994. Vol. 179. P. 210–214.
10. Peker A., Johnson W.L. A highly processable metallic glass: Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10.0Be22.5 // Applied Physics Letters. 1993. Vol. 63. № 17. P. 2342–2344.
11. Abrosimova G., Aronin A., Matveev D., Zverkova I., Molokanov V., Pan S., Slipenyuk A. The structure and mechanical properties of bulk Zr50Ti16.5Cu15Ni18.5 metallic glasses // Journal of materials science. 2001. Vol. 36. № 16. P. 3933–3939.
12. Sun Y.F., Fujii H. Microstructure and mechanical properties of dissimilar spot friction stir welded Zr55Cu30Al10Ni5 bulk metallic glass to pure copper // Intermetallics. 2013. Vol. 33. P. 113–119.
13. Zhang T., Inoue A., Masumoto T. Amorphous Zr-Al-TM (TM=Co, Ni, Cu) alloys with significant supercooled liquid region of over 100 K // Materials Transactions JIМ. 1991. Vol. 32. № 11. P. 1005–1010.
14. Inoue A., Zhang T. Fabrication of bulk glassy Zr55Al10Ni5Cu30 alloy of 30 mm in diameter by a suction casting method Q // Materials Transactions JIМ. 1996. Vol. 37. № 2. P. 185–187.
15. Byrne C.J., Eldrup M. Bulk metallic glasses // Science. 2008. Vol. 321. № 5888. P. 502–503.
16. Somekowa H., Inoue A., Higashi K. Superplastic and diffusion bonding behavior on Zr-Al-Ni-Cu metallic glass in supercooled liquid region // Scripta materialia. 2004. Vol. 50. № 11. P. 1395–1399.
17. Keryvin V., Bernard C., Sangleboeuf J.-C., Yokoyama Y., Rouxel T. Toughness of Zr55Al10Ni5Cu30 bulk metallic glass for two oxygen levels // Journal of non-crystalline solids. 2006. Vol. 352. № 26-27. P. 2863–2868.
18. Maeda S., Yamasaki T., Yokoyama Y., Okai D., Fukami T., Kimura H.M., Inoue A. Viscosity measurements of Zr55Al10Ni5Cu30 and Zr50Cu40-xAl10Pdx(x=0,3 and 7 аt.%) supercooled liquid alloys by using a penetration viscometer // Materials science and engineering a-structural materials properties microstructure and processing. 2007. Vol. 449. P. 203–206.
19. Koster U., Herold U., Guntherodt H.J., Beck H. Glassy metals I. Berlin: Springer Verland, 1981. 225 p.
20. Abrosimova G.E., Aronin A.S. Reversible structural-changes on heat-treatment of amorphous Fe-B alloys // International journal of rapid solidification. 1991. Vol. 6. № 1. P. 29–40.
21. Zhang Y., Lin X., Wang L., Wei L., Liu F., Huang W. Microstructural analysis of Zr55Cu30Al10Ni5 bulk metallic glasses by laser surface remelting and laser solid forming // Intermetallics. 2015. № 66. P. 22–30.
Опубликован
2019-12-30
Выпуск
Раздел
Технические науки