РАЗЛИЧИЯ В ЛОКАЛЬНОЙ АТОМНОЙ СТРУКТУРЕ АМОРФНЫХ СПЛАВОВ Ti2NiCu, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ЗАКАЛКИ ИЗ РАСПЛАВА И МЕТОДОМ БОЛЬШИХ ПЛАСТИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ

  • Роман Вячеславович Сундеев Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина
  • Анна Владимировна Шалимова Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина
  • Александр Маркович Глезер Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
  • Алексей Александрович Велигжанин Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»
Ключевые слова: аморфное состояние, закалка из расплава, большая пластическая деформация, кручение под высоким давлением, фазовое превращение, аморфизация

Аннотация

В настоящее время продолжаются систематические исследования структурных закономерностей, присущих металлическим материалам в процессе больших пластических деформаций. В частности, много интересных и важных результатов было получено при кручении образцов под высоким давлением в камере Бриджмена. Известно, что ряд сплавов и интерметаллидов в ходе деформации в камере Бриджмена переходят из кристаллического состояния в аморфное. Однако в литературе нет ответа на вопрос о сходстве или различии локальной структуры аморфных состояний одного и того же сплава, полученного различными способами (после закалки из расплава и кручения под высоким давлением).

В работе методами EXAFS-спектроскопии, рентгеноструктурного анализа и просвечивающей электронной микроскопии изучены особенности локальной атомной структуры аморфного сплава Ti2NiCu, полученного методом закалки из расплава и полученного методом кручения под высоким давлением. Показано, что локальная атомная структура аморфных фаз, полученных методом закалки из расплава и методом кручения под высоким давлением, не идентична. Аморфная структура сплава Ti2NiCu, полученная методом кручения под высоким давлением, уплотняется и становится более совершенной при значительных деформационных воздействиях по мере повышения величины деформации при комнатной температуре до n=6. Обнаружено, что радиусы первых координационных сфер пар атомов типа Cu-Ti и Ni-Ti, а также соответствующие координационные числа зависят как от способа получения аморфного состояния, так и от величины кручения под высоким давлением. Межатомные расстояния Cu-Ti и Ni-Ti незначительно увеличиваются после кручения под высоким давлением при n=4 по сравнению с состоянием после закалки из расплава. Рост величины деформации до n=6 приводит к уменьшению межатомных расстояний Cu-Ti и Ni-Ti по сравнению с состоянием после закалки из расплава.

Биографии авторов

Роман Вячеславович Сундеев, Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник

Анна Владимировна Шалимова , Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина

кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник

Александр Маркович Глезер, Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»

доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник

Алексей Александрович Велигжанин , Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник

Литература

1. Amorphous Metallic Alloys / ed. F.E. Luborsky. London: Elsevier Ltd., 1983. 496 p.
2. Sowjanya M., Kishen Kumar Reddy T. Cooling wheel features and amorphous ribbon formation during planar flow melt spinning process // Journal of Materials Processing Technology. 2014. Vol. 214. № 9. P. 1861–1870.
3. Masumoto T., Maddin R. Structural stability and mechanical properties of amorphous metals // Materials Science and Engineering. 1975. Vol. 19. № 1. P. 1–24.
4. Zhilyaev A.P., Langdon T.G. Using high-pressure torsion for metal processing: Fundamentals and applications // Progress in Materials Science. 2008. Vol. 53. № 6. P. 893–979.
5. Sundeev R.V., Glezer A.M., Shalimova A.V. Crystalline to amorphous transition in solids upon high-pressure torsion // Journal of Alloys and Compounds. 2014. Vol. 611. P. 292–296.
6. Huang J.Y., Zhu Y.T., Liao X.Z., Valiev R.Z. Amorphization of TiNi induced by high-pressure torsion // Philosophical Magazine Letters. 2004. Vol. 84. № 3. P. 183–190.
7. Li J.-T., Miao W.-D., Hu Y.-L., Zhen Y.-J., Cui L.-S. Amorphization and crystallization characteristics of TiNi shape memory alloys by severe plastic deformation // Frontiers of Materials Science in China. 2009. Vol. 3. № 3. P. 325–328.
8. Nakayma H., Tsuchiya K.K., Umemoto M. Crystal refinement and amorphization by cold rolling in TiNi shape memory alloys // Scripta Materialia. 2001. Vol. 44. № 8-9. P. 1781–1785.
9. Zhang F.X., Wang W.K. Amorphization of Al-Cu-Fe quasicrystalline alloys by mechanical milling // Journal of Alloys and Compounds. 1996. Vol. 240. № 1-2. P. 256–260.
10. Tatyanin E.V., Kurdjumov V.G. Nucleation of the deformation induced amorphous phase at twin boundaries in TiNi alloy // Physica Status Solidi (A). 1990. Vol. 121. № 2. P. 455–459.
11. Zeldovich V.I., Frolova N.Yu., Pilyugin V.P., Gundyrev V.M., Patselov A.M. Formation of amorphous structure in titanium nickelide under plastic deformation // Physics of Metals and Metallography. 2005. Vol. 99. № 4. P. 425–434.
12. Shelyakov A.V., Sitnikov N.N., Menushenkov A.P., Rizakhanov R.N., Ashmarin A.A. Forming the two-way shape memory effect in TiNiCu alloy via melt spinning // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2015. Vol. 79. № 9. P. 1134–1140.
13. Sundeev R.V., Shalimova A.V., Glezer A.M., Pechina E.A., Gorshenkov M.V., Nosova G.I. In situ observation of the “crystalline⇒amorphous state” phase transformation in Ti2NiCu upon high-pressure torsion // Materials Science and Engineering A. 2017. Vol. 679. P. 1–6.
14. Shelyakov A.V., Sitnikov N.N., Menushenkov A.P., Korneev A.A., Rizakhanov R.N., Sokolova N.A. Fabrication and characterization of amorphous–crystalline TiNiCu melt-spun ribbons // Journal of Alloys and Compounds. 2013. Vol. 577. P. 251–254.
15. Chernyshov A.A., Veligzhanin A.A., Zubavichus Y.V. Structural materials science end-station at the Kurchatov Synchrotron Radiation Source: Recent instrumentation upgrades and experimental results // Nuclear Instruments Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 2009. Vol. 603. № 1-2. P. 95–98.
16. Ravel B., Newville M. ATHENA, ARTEМIS, HEPHAESTUS: data analysis for X-ray absorption spectroscopy using IFEFFIT // Journal of Synchrotron Radiation. 2005. Vol. 12. № 4. P. 537–541.
17. Ankudinov A.L., Ravel B., Rehr J.J., Conradson S.D. Real-space multiple-scattering calculation and interpretation of x-ray-absorption near-edge structure // Physical Review B. 1998. Vol. 58. № 12. P. 7565–7576.
18. Sitepu H. Texture and structural refinement using neutron diffraction data from molybdite (MoO3) and calcite (CaCO3) powders and a Ni-rich Ni50.7Ti49.30 alloy // Powder Diffraction. 2009. Vol. 24. № 4. P. 315–326.
19. Zhang T., Inoue A. Density, thermal stability and mechanical properties of Zr–Ti–Al–Cu–Ni bulk amorphous alloys with high Al plus Ti concentrations // Materials Transactions, JIM. 1998. Vol. 39. № 8. P. 857–862.
20. Louzguine-Luzgin D.V. Vitrification and devitrification processes in metallic glasses // Journal of Alloys and Compounds. 2014. Vol. 586. № Suppl. 1. P. 2–8.
21. Louzguine-Luzgin D.V., Seki I., Wada T., Inoue A. Structural relaxation, glass transition, viscous formability, and crystallization of Zr-Cu–based bulk metallic glasses on heating // Metallurgical and Materials Transactions A. 2012. Vol. 43. P. 2642–2648.
22. Sundeev R.V., Glezer A.M., Menushenkov A.P., Shalimova A.V., Chernysheva O.V., Umnova N.V. Effect of high pressure torsion at different temperatures on the local atomic structure of amorphous Fe-Ni-B alloys // Materials and Design. 2017. Vol. 135. P. 77–83.
Опубликован
2019-12-30
Выпуск
Раздел
Технические науки