Особенности нанокристаллизации аморфных алюминиевых сплавов при интенсивной пластической деформации
Исследована структура сплавов на основе Al (85 ат. %), легированных никелем, железом и лантаном после быстрой закалки, термической обработки и интенсивной пластической деформации (ИПД) сдвигом под давлением 8 и 4 ГПа. Показано, что в сплавах после стеклования формируется рентгеноаморфная структура,...
Збережено в:
| Дата: | 2009 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2009
|
| Назва видання: | Физика и техника высоких давлений |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69142 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Особенности нанокристаллизации аморфных алюминиевых сплавов при интенсивной пластической деформации / Н.Д. Бахтеева, Е.В. Попова // Физика и техника высоких давлений. — 2009. — Т. 19, № 1. — С. 45-54. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-69142 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-691422014-10-07T03:01:46Z Особенности нанокристаллизации аморфных алюминиевых сплавов при интенсивной пластической деформации Бахтеева, Н.Д. Попова, Е.В. Исследована структура сплавов на основе Al (85 ат. %), легированных никелем, железом и лантаном после быстрой закалки, термической обработки и интенсивной пластической деформации (ИПД) сдвигом под давлением 8 и 4 ГПа. Показано, что в сплавах после стеклования формируется рентгеноаморфная структура, термическая устойчивость которой возрастает с увеличением содержания железа. Установлено, что ИПД сопровождается нанокристаллизацией сплавов с формированием многофазной аморфно-нанокристаллической структуры. Исследовано влияние величины давления на особенности развития нанокристаллизации в аморфных сплавах. Structure of aluminium-based (85 at.%) amorphous alloys alloyed with nickel, iron and lanthanum has been studied after heat treatment and severe plastic deformation (SPD) by torsion under a pressure of 8 and 4 GPa. It is shown that after the glass transition mainly amorphous structure is revealed with thermal stability increasing with iron content. It has been found that SPD leads to nanocrystallization with formation of multiphase amorphous-nanoscale structure. Influence of pressure magnitude on features of nanocrystallization evolution process in amorphous alloys has been investigated. 2009 Article Особенности нанокристаллизации аморфных алюминиевых сплавов при интенсивной пластической деформации / Н.Д. Бахтеева, Е.В. Попова // Физика и техника высоких давлений. — 2009. — Т. 19, № 1. — С. 45-54. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 61.46.−w http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69142 ru Физика и техника высоких давлений Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Исследована структура сплавов на основе Al (85 ат. %), легированных никелем, железом и лантаном после быстрой закалки, термической обработки и интенсивной пластической деформации (ИПД) сдвигом под давлением 8 и 4 ГПа. Показано, что в сплавах после стеклования формируется рентгеноаморфная структура, термическая устойчивость которой возрастает с увеличением содержания железа. Установлено, что ИПД сопровождается нанокристаллизацией сплавов с формированием многофазной аморфно-нанокристаллической структуры. Исследовано влияние величины давления на особенности развития нанокристаллизации в аморфных сплавах. |
| format |
Article |
| author |
Бахтеева, Н.Д. Попова, Е.В. |
| spellingShingle |
Бахтеева, Н.Д. Попова, Е.В. Особенности нанокристаллизации аморфных алюминиевых сплавов при интенсивной пластической деформации Физика и техника высоких давлений |
| author_facet |
Бахтеева, Н.Д. Попова, Е.В. |
| author_sort |
Бахтеева, Н.Д. |
| title |
Особенности нанокристаллизации аморфных алюминиевых сплавов при интенсивной пластической деформации |
| title_short |
Особенности нанокристаллизации аморфных алюминиевых сплавов при интенсивной пластической деформации |
| title_full |
Особенности нанокристаллизации аморфных алюминиевых сплавов при интенсивной пластической деформации |
| title_fullStr |
Особенности нанокристаллизации аморфных алюминиевых сплавов при интенсивной пластической деформации |
| title_full_unstemmed |
Особенности нанокристаллизации аморфных алюминиевых сплавов при интенсивной пластической деформации |
| title_sort |
особенности нанокристаллизации аморфных алюминиевых сплавов при интенсивной пластической деформации |
| publisher |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| publishDate |
2009 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69142 |
| citation_txt |
Особенности нанокристаллизации аморфных алюминиевых сплавов при интенсивной пластической деформации / Н.Д. Бахтеева, Е.В. Попова // Физика и техника высоких давлений. — 2009. — Т. 19, № 1. — С. 45-54. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Физика и техника высоких давлений |
| work_keys_str_mv |
AT bahteevand osobennostinanokristallizaciiamorfnyhalûminievyhsplavovpriintensivnojplastičeskojdeformacii AT popovaev osobennostinanokristallizaciiamorfnyhalûminievyhsplavovpriintensivnojplastičeskojdeformacii |
| first_indexed |
2025-07-05T18:50:53Z |
| last_indexed |
2025-07-05T18:50:53Z |
| _version_ |
1836834047427346432 |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 1
45
PACS: 61.46.−w
Н.Д. Бахтеева, Е.В. Попова
ОСОБЕННОСТИ НАНОКРИСТАЛЛИЗАЦИИ АМОРФНЫХ
АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ПРИ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ
ДЕФОРМАЦИИ
Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН
Ленинский проспект, 49, г. Москва, Россия
E-mail: bach@ultra.imet.ac.ru
Исследована структура сплавов на основе Al (85 at.%), легированных никелем, желе-
зом и лантаном после быстрой закалки, термической обработки и интенсивной пла-
стической деформации (ИПД) сдвигом под давлением 8 и 4 GPa. Показано, что в спла-
вах после стеклования формируется рентгеноаморфная структура, термическая ус-
тойчивость которой возрастает с увеличением содержания железа. Установлено,
что ИПД сопровождается нанокристаллизацией сплавов с формированием многофаз-
ной аморфно-нанокристаллической структуры. Исследовано влияние величины давле-
ния на особенности развития нанокристаллизации в аморфных сплавах.
Введение
В настоящее время наноструктурные материалы различного химического
состава привлекают внимание исследователей в связи с уникальностью их
физических и механических свойств, решающую роль в формировании ко-
торых играет большое количество границ зерен [1]. Для получения таких
структур наряду с термической обработкой используют ИПД (например,
сдвиг под давлением) в сочетании с отжигом или без него. Такие способы
обработки применяли для получения нанокристаллической структуры в ис-
ходно аморфных многокомпонентных сплавах на основе алюминия, интерес
к исследованию которых связан прежде всего с их особыми свойствами, в
частности с высокой прочностью и плотностью, близкой к плотности чисто-
го алюминия. Известно, что смешанная аморфно-нанокристаллическая
структура обеспечивает высокий комплекс прочностных и пластических
свойств в алюминиевых сплавах с исходно хрупкой аморфной структурой
[2]. В связи с этим задачей исследования было изучить некоторые законо-
мерности формирования нанокристаллической структуры в аморфных спла-
вах системы Al–Fe–Ni–La c постоянным содержанием Al (85 at.%) в услови-
ях термической обработки и ИПД сдвигом под давлением 4 и 8 GPa.
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 1
46
Материал и методика эксперимента
Методами электронно-микроскопического (JEM-200CX и JEM-1000 с ус-
коряющими напряжениями 160 и 500 kV соответственно) и рентгенострук-
турного (дифрактометр ДРОН-3М в Cu Kα-излучении) анализов исследова-
ны особенности структурных и фазовых превращений в аморфных сплавах
Al85Ni7Fe4La4, Al85Ni9Fe2La4, Al85Ni9Fe1La5 и Al85Ni8Fe3La4 после изотерми-
ческого отжига в интервале температур 150–400°C с выдержками до 60 min и
ИПД сдвигом под давлением 4 и 8 GPa на наковальнях Бриджмена при ком-
натной температуре. Угол закручивания ϕ изменяли от 45 до 360° × 6. Про-
цессы кристаллизации при непрерывном нагреве исследовали методом диф-
ференциальной сканирующей калориметрии на микрокалориметре UNIPAN
DSC и калориметре SETARAM DSC 111. Плотность сплавов до и после
аморфизации определяли методом гидростатического взвешивания. Микро-
твердость измеряли на приборе для испытания на твердость по микро-
Виккерсу 401/402-MVD при нагрузке 10 g.
Результаты эксперимента
Структура сплавов после быстрой закалки. Методами электронно-микро-
скопического и рентгеноструктурного анализов установлено, что в иссле-
дуемых сплавах в результате быстрого охлаждения расплава со скоростью
106 K/s формируется рентгеноаморфное состояние с небольшой объемной
долей кристаллических интерметаллидных фаз Al13Fe4, LaAl3, La3Al11, Al3Ni
различной морфологии. Твердый раствор на основе Al в кристаллическом
состоянии в сплавах не обнаружен. Подробно структура сплавов после стек-
лования описана в работе [3]. Показано, что плотность сплавов существенно
зависит от их структурного состояния. Так, наименьшую плотность имели
сплавы в рентгеноаморфном состоянии (от 3.06 до 3.31 g/cm3), что на 3–9%
ниже плотности кристаллических слитков того же состава.
Структура сплавов после термической обработки. Термическую ста-
бильность сплавов в аморфном состоянии изучали как при непрерывном
нагреве в калориметре с постоянной скоростью 5 K/min, так и при изотер-
мических отжигах. На калориметрических кривых всех исследованных
сплавов наблюдали два асимметричных экзотермических пика, обуслов-
ленных развитием кристаллизации в два этапа. Температура первого пика в
зависимости от химического состава сплавов изменяется от 298°C (сплав
Al85Ni9Fe2La4) до 318°C (сплав Al85Ni7Fe4La4), второго – от 359 до 389°C со-
ответственно. Увеличение содержания железа и одновременное снижение со-
держания никеля приводит к повышению стабильности аморфного состояния
сплавов. Энтальпия низкотемпературной кристаллизации от 1.48 kJ/mol
(сплав Al85Ni8Fe3La4) до 2.67 kJ/mol (сплав Al85Ni9Fe1La5), наблюдаемая в ис-
следуемых сплавах, превышает величину тепловыделения при кристаллиза-
ции чистого алюминия в подобных сплавах. Так, для сплава Al88Ni5Fe5Nd2
она составляет 0.94 kJ/mol [4].
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 1
47
Первоначальное выделение нанокристаллического алюминия из аморф-
ной матрицы в процессе непрерывного нагрева определяется его концентра-
цией в сплаве, а также, как было показано ранее [5], размерным критерием
λ, зависящим от атомного объема и концентрации легирующих элементов.
Расчеты показали, что значения λ колеблются от 0.087 до 0.096 в зависимо-
сти от состава исследуемых в работе сплавов. В многокомпонентных
аморфных системах на основе алюминия первым выделяется нанокристал-
лический алюминий в случае, если его содержание составляет 82–90 at.%, а
критерий λ – от 0.04 до 0.07. Превышение расчетных значений λ для иссле-
дуемых сплавов является значимым, в связи с этим первоначального выде-
ления нанокристаллического алюминия из аморфной фазы не происходит.
Кристаллизация является многофазной в каждом температурном интервале,
что подтверждено методами электронной микроскопии и рентгеноструктур-
ного анализа. Максимальной термической устойчивостью обладает сплав в
аморфном состоянии Al85Ni7Fe4La4, минимальной – Al85Ni9Fe2La4.
Кристаллизация аморфных сплавов системы Al–Ni–Fe–La при изотерми-
ческих отжигах вызывает большой интерес в связи с возможностью получе-
ния в них наноструктурного состояния. Методами электронной микроско-
пии и рентгеноструктурного анализа установлено, что отжиг при температу-
рах 150–200°C с выдержкой 15 min не приводит к существенным изменени-
ям в структуре сплавов (рис. 1,а; 2,а,I). Развиваются процессы релаксации,
приводящие к заметному снижению микротвердости, в сплавах сохраняется
рентгеноаморфное состояние.
Потеря устойчивости аморфного состояния происходит при отжиге
250°С, 15 min с образованием наноразмерных кристаллических фаз (рис. 1,а;
2,а,III). На дифрактограммах появляются множественные пики интенсивно-
сти, четко выражены максимумы от кристаллического алюминия и интерме-
таллидов La3Al11, Al13Fe4, LaAl3, Al3Ni2, при этом сохраняются два диффуз-
ных гало от аморфной матрицы. Электронно-микроскопически в структуре
наблюдали обширные области, в которых сохраняется аморфное состояние с
характерным диффузным гало на дифракционных картинах, чередующиеся с
областями, в которых развивается кристаллизация (рис. 2,а,II,III). В послед-
нем случае формируются точечные дифракционные картины с расположе-
нием рефлексов на кольцах, которые сформированы отражением от твердого
раствора на основе алюминия и интерметаллидных фаз различного типа.
При повышении температуры отжига от 250 (рис. 2,а,II,III) до 400°C (рис.
2,а,IV–VI) по данным рентгеноструктурного анализа (рис. 1,а) относитель-
ное содержание кристаллического алюминия колеблется от 18 до 35% при
принятом общем количестве закристаллизованного объема 100%. Закристалли-
зованный твердый раствор характеризуется заметной разнозернистостью. При
среднем размере зерен порядка 100 nm (после отжига 400°C, 15 min) отдельные
зерна имеют размеры 200–250 nm.
Таким образом, сопоставление результатов, полученных методами элек-
тронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа и калориметрии, пока-
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 1
48
зало, что изотермический отжиг в интервале температур от 250 до 400°C при-
водит к формированию многофазной аморфно-кристаллической структуры с
большой объемной долей наноразмерных интерметаллидных фаз, выделяю-
щихся как по границам, так и в объеме зерен. Микротвердость сплавов
(400–420 HV10 аморфных лент в зависимости от химического состава) с по-
вышением температуры отжига имеет немонотонную зависимость (рис. 2,а).
а
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 1
49
б
Рис. 1. Рентгеновские дифрактограммы образцов сплава Al85Ni9Fe2La4: а – после
стеклования (исходное состояние) и изотермического отжига в интервале темпера-
тур 200–400°C с выдержкой 15 min; б – после деформации с углом закручивания ϕ.
Обозначения: 1 – LaAl4, 2 – La3Al11, 3 – Al, 4 – Al13Fe4, 5 – Al3Ni2, 6 – Al3Ni, 7 –
LaAl3, 9 – Al5Fe2, 10 – AlNi, 11 – AlNi3
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 1
50
а
б
Рис. 2. Зависимости микротвердости образцов сплава Al85Ni9Fe2La4 от темпера-
туры изотермического отжига (а) и от угла закручивания ϕ (б):
а: электронно-микроскопические изображения структуры (III, V – темнополь-
ные, VI – светлопольное) и дифракционные картины (I, II, IV) после стеклования
(исходное состояние – I) и отжига при температуре 250 (II, III) и 400°C (IV–VI) с
выдержкой 15 (–♦–), 30 (–■–) и 60 min (–▲–);
б: электронно-микроскопические изображения структуры (II, III – светлополь-
ные, IV – темнопольное) и дифракционная картина (I) после ИПД: I, II – ϕ = 90°, III –
360, IV – 360 × 3
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 1
51
При температурах ниже температуры начала кристаллизации микротвер-
дость понижается на 25–30% в результате развития низкотемпературной ре-
лаксации в аморфной матрице. С повышением температуры отжига микро-
твердость возрастает и достигает максимальных значений 5.50–5.85 GPa
(сплавы Al85Ni9Fe2La4 и Al85Ni8Fe3La4 соответственно) после отжига при
температуре 350°C, время выдержки до 60 min, что связано с частичной кри-
сталлизацией аморфной матрицы с образованием субмикрокристаллическо-
го твердого раствора на основе алюминия и наноразмерных интерметалли-
дов различных типов.
Структура сплавов после ИПД. Влияние ИПД сдвигом под давлением
при комнатной температуре на особенности формирования структуры ис-
следовали на рентгеноаморфных сплавах Al85Ni9Fe2La4 и Al85Ni7Fe4La4 со-
ответственно с минимальной и максимальной устойчивостью структуры к
термическим воздействиям. После сдвига под давлением 8 GPa с углом за-
кручивания ϕ = 45° структура обоих сплавов по данным рентгеноструктур-
ного (рис. 1,б) и электронно-микроскопического анализов остается практи-
чески неизменной. На соответствующих электронно-микроскопических ди-
фракциях и рентгенограммах сохраняются диффузные гало, полученные от-
ражением от аморфной матрицы.
Увеличение угла закручивания ϕ ≥ 90° (что соответствует повышению
степени деформации) приводит к заметным изменениям в структуре обоих
сплавов. На дифрактограммах наблюдаются множественные пики интенсив-
ности, появление которых связано с частичной кристаллизацией в аморфной
матрице с выделением кристаллического алюминия и интерметаллидов при
комнатной температуре. Количество выделяющегося алюминия при ϕ = 90°
невелико, о чем свидетельствует небольшая интенсивность дифракционных
пиков. Температура начала кристаллизации на 230°C ниже, чем при изотер-
мическом отжиге исследованных сплавов. Электронно-микроскопически в
структуре наблюдали небольшие группы наноразмерных кристаллов алю-
миния размером 10 ± 3 nm, окруженные аморфной матрицей (рис. 2,б,I,II).
Выделение нанокристаллов алюминия не связано с зонами локализованного
сдвига, как наблюдали ранее на чистом алюминии [6]. Дополнительные пи-
ки на рентгенограммах свидетельствуют об одновременном выделении кри-
сталлического алюминия и интерметаллидов Al13Fe4, Al3Ni2, LaAl3.
C увеличением степени деформации (90° < ϕ ≤ 360° × 3) интенсивность
пиков на дифрактограммах несколько возрастает, что свидетельствует о не-
котором увеличении объемной доли кристаллических фаз. При этом сохра-
няются диффузные гало, полученные в результате отражения от аморфной
матрицы. Электронно-микроскопически наблюдали однородное распределе-
ние наночастиц кристаллических фаз в аморфной матрице (рис. 2,б,III.IV).
После максимальной степени деформации, соответствующей ϕ = 360° × 3
(сплав Al85Ni9Fe2La4) и ϕ = 360° × 6 (сплав Al85Ni7Fe4La4), формируется
сложная аморфно-нанокристаллическая структура, в состав которой входят
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 1
52
кристаллический алюминий и интерметаллиды Al13Fe4, Al3Ni2, LaAl3. Раз-
мер кристаллитов, определенный по темнопольным электронно-микроско-
пическим изображениям, увеличивается незначительно и составляет 11 ± 3 nm
(сплав Al85Ni7Fe4La4). Одномодальное распределение частиц кристалличе-
ского алюминия по размерам после ИПД с ϕ = 360° изменяется на двумо-
дальное после ИПД с ϕ = 360° × 6. Растет количество частиц большего раз-
мера, что, вероятно, связано с коагуляцией частиц алюминия.
Снижение давления до 4 GPa при ИПД смещает начало кристаллизации в
область больших деформаций. Первые пики интенсивности на дифракто-
граммах обоих сплавов от кристаллического алюминия и интерметаллида
Al13Fe4 наблюдали после деформации, соответствующей ϕ = 360°. При по-
следующем увеличении степени деформации до ϕ = 360° × 3 наряду с кри-
сталлическими фазами Al и Al13Fe4 выделяется интерметаллид LaAl3. Кри-
сталлизация в сплавах не завершается в исследованном интервале степеней
деформирования. Электронно-микроскопически в обоих сплавах наблюдали
смешанную аморфно-нанокристаллическую структуру.
На примере сплава Al85Ni7Fe4La4 показано, что изотермический отжиг
(300°C, 15 min) образцов после ИПД (P = 4 GPa, ϕ = 360°) стимулирует раз-
витие кристаллизации: заметно увеличивается интенсивность пиков {111},
{200}, {220} алюминия и дополнительно выделяется интерметаллид La2Ni3.
Сформированная при ИПД аморфно-нанокристаллическая структура являет-
ся более устойчивой к воздействию температуры. В отличие от двухстадий-
ной кристаллизации, развивающейся при непрерывном нагреве сплавов в
аморфном состоянии, после ИПД на калориметрических кривых наблюдает-
ся только высокотемпературный максимум при T = 334°C, свидетельствую-
щий об одностадийной кристаллизации.
Микротвердость после ИПД. По мере увеличения степени деформации
при ИПД под давлением Р = 8 GPa наблюдали закономерное интенсивное
повышение микротвердости от 420 до ∼ 600 HV10 с ростом угла закручива-
ния ϕ до 360°, что связано с интенсивным развитием нанокристаллизации в
сплавах. При последующем увеличении степени деформации (соответственно
росту числа оборотов до 360° × 3) интенсивность повышения микротвердо-
сти существенно уменьшается. Максимальные значения, равные 620 HV10
(сплав Al85Ni9Fe2La4) и 700 HV10 (сплав Al85Ni7Fe4La4), показали сплавы
после ИПД с углом закручивания ϕ = 360° × 3. Полученные значения микро-
твердости свидетельствуют о высокой прочности сплавов в соответствии с
эмпирической зависимостью HV = 3σys, где HV и σys – значения микротвер-
дости и предела текучести соответственно.
Необычная зависимость микротвердости от угла закручивания ϕ обнару-
жена в обоих сплавах при сдвиге под давлением P = 4 GPa. В интервале углов
закручивания 45° < ϕ < 360° × 3 величина HV10 уменьшается на 20–25%, а
при ϕ > 360° × 3 – растет, достигая значений исходной микротвердости
сплава в рентгеноаморфном состоянии при ϕ = 360° × 6. Для выяснения
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 1
53
причин различного поведения сплавов в условиях изменения давления при
ИПД необходимо проведение дальнейших структурных исследований, в том
числе электронно-микроскопических.
Выводы
Проведены комплексные электронно-микроскопическое и рентгенострук-
турное исследования структуры алюминиевых сплавов, легированных нике-
лем (7–9 at.%), железом (1–4 at.%) и лантаном (4–5 at.%), после аморфиза-
ции, термической обработки и интенсивной пластической деформации сдви-
гом под давлением.
1. Установлено, что в сплавах в результате быстрой закалки формируется
рентгеноаморфное состояние с небольшой объемной долей неоднородно
распределенных интерметаллидных фаз Al13Fe4, LaAl3, La3Al11, Al3Ni. По-
теря устойчивости структурного состояния происходит при изотермическом
отжиге (T = 250°C, 15 min) в результате развития частичной кристаллизации
с одновременным образованием нанокристаллического алюминия и интер-
металлидных фаз различного химического состава. Термическая стабиль-
ность алюминиевых сплавов возрастает с повышением содержания железа и
понижением количества никеля.
2. Показано, что с повышением температуры отжига в аморфных алюми-
ниевых сплавах увеличивается объемная доля кристаллической фазы, растет
средний размер зерна. Отжиг при 400°C, 15 min приводит к кристаллизации с
образованием субмикрокристаллической структуры (размер зерна ∼ 100 nm)
на основе твердого раствора алюминия, упрочненного наноразмерными ин-
терметаллидами различных типов. В структуре наблюдается разнозерни-
стость.
3. ИПД сдвигом под давлением 4 и 8 GPa (угол закручивания 360 и 90°
соответственно) сопровождается частичной кристаллизацией рентгеноаморф-
ных сплавов с образованием нанокристаллического алюминия и интерме-
таллидов со средним размером зерен ∼ 10 nm. Повышение степени деформа-
ции не приводит к заметному изменению размеров нанокристаллической
структурной составляющей.
4. Максимальные значения микротвердости (620 и 700 HV10 для сплавов
Al85Ni9Fe2La4 и Al85Ni7Fe4La4) показали сплавы после ИПД при давлении
8 GPa с углом закручивания ϕ = 360° × 3, что заметно превышает микро-
твердость сплавов после изотермического отжига.
1. Р.З. Валиев, И.В. Александров, Объемные наноструктурные металлические ма-
териалы, ИКЦ «Академкнига», Москва (2007).
2. P. Wesseling, B.C. Ko, J.J. Lewandowski, Scr. Mater. 48, 1537 (2003).
3. Ю.К. Ковнеристый, В.В. Молоканов, Н.В. Куракова, П.П. Умнов, Т.А. Свиридо-
ва, Перспективные материалы № 4, 66 (2007).
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 1
54
4. Y.H. Kim, G.S. Choi, I.G. Kim, A. Inoue, Mater. Trans., JIM 37, 1471 (1996).
5. A.P. Tsai, T. Kamiyama, A. Inoue, T. Masumoto, Acta Mater. 45, 1477 (1997).
6. W.H. Jiang, F.E. Pinkerton, M. Atzmon, Scr. Mater. 48, 1195 (2003).
N.D. Bakhteeva, E.V. Popova
NANOCRYSTALLIZATION FEATURES OF AMORPHOUS ALUMINIUM
ALLOYS SUBJECTED TO SEVERE PLASTIC DEFORMATION
Structure of aluminium-based (85 at.%) amorphous alloys alloyed with nickel, iron and
lanthanum has been studied after heat treatment and severe plastic deformation (SPD) by
torsion under a pressure of 8 and 4 GPa. It is shown that after the glass transition mainly
amorphous structure is revealed with thermal stability increasing with iron content. It has
been found that SPD leads to nanocrystallization with formation of multiphase amor-
phous-nanoscale structure. Influence of pressure magnitude on features of nanocrystalli-
zation evolution process in amorphous alloys has been investigated.
Fig. 1. X-ray diffraction patterns of the Al85Ni9Fe2La4 alloy: a – after glass transition
(initial state) and isothermal annealing in the 200–400°C temperature range, maintained
for 15 min; б – after deformation with twisting angle ϕ. Designation: 1 – LaAl4, 2 –
La3Al11, 3 – Al, 4 – Al13Fe4, 5 – Al3Ni2, 6 – Al3Ni, 7 – LaAl3, 9 – Al5Fe2, 10 – AlNi, 11 –
AlNi3
Fig. 2. Dependences of microhardness of the Al85Ni9Fe2La4 alloy samples on tempera-
ture of isothermal annealing (а) and on twisting angle ϕ (б):
а: electron-microscope pictures of the structure (III, V – dark field, VI – bright field)
and diffraction patterns (I, II, IV) after glass transition (initial state – I) and annealing at a
temperature of 250 (II, III) and 400°C (IV–VI), maintenance 15 (–♦–), 30 (–■–) and 60 min
(–▲–);
б: electron-microscope pictures of the structure (II, III – bright field, IV – dark field)
and diffraction pattern (I) after SPD: I, II – ϕ = 90°, III – 360, IV – 360 × 3
|