Изменение структуры металлического стекла Al₈₈Ni₂Y₁₀ при термообработке и деформации

Методами рентгенографии и просвечивающей электронной микроскопии исследована эволюция структуры металлического стекла Al₈₈Ni₂Y₁₀ при деформации и изотермическом отжиге. Показано, что процесс кристаллизации сопровождается изменениями в структуре аморфной фазы: фазовым расслоением и образованием аморф...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2013
Hauptverfasser:	Абросимова, Г.Е., Аронин, А.С., Ширнина, Д.П.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України 2013
Schriftenreihe:	Физика и техника высоких давлений
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69610
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Изменение структуры металлического стекла Al₈₈Ni₂Y₁₀ при термообработке и деформации / Г.Е. Абросимова, А.С. Аронин, Д.П. Ширнина // Физика и техника высоких давлений. — 2013. — Т. 23, № 1. — С. 90-98. — Бібліогр.: 17 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-69610
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-696102014-10-18T03:01:34Z Изменение структуры металлического стекла Al₈₈Ni₂Y₁₀ при термообработке и деформации Абросимова, Г.Е. Аронин, А.С. Ширнина, Д.П. Методами рентгенографии и просвечивающей электронной микроскопии исследована эволюция структуры металлического стекла Al₈₈Ni₂Y₁₀ при деформации и изотермическом отжиге. Показано, что процесс кристаллизации сопровождается изменениями в структуре аморфной фазы: фазовым расслоением и образованием аморфных областей разного состава с разным ближним порядком. Установлено, что при пластической деформации образование нанокристаллов наблюдается уже при комнатной температуре. Доля нанокристаллической фазы увеличивается при последующей термообработке. Сформированная наноструктура является достаточно стабильной и сохраняется при температуре 150°С в течение 500 h. Методами рентгенографії та просвічувальної електронної мікроскопії досліджено еволюцію структури металічного скла Al₈₈Ni₂Y₁₀ при деформації та ізотермічному відпалі. Показано, що процес кристалізації супроводжується змінами в структурі аморфної фази: фазовим розшаруванням й утворенням аморфних областей різного складу з різним ближнім порядком. Встановлено, що при пластичній деформації утворення нанокристалів спостерігається вже при кімнатній температурі. Доля нанокристалічної фази збільшується при наступній термообробці. Сформована наноструктура є достатньо стабільною і зберігається при температурі 150°С протягом 500 h. Structure change of the Al₈₈Ni₂Y₁₀ metal glass at heating and plastic deformation by rolling was studied. 2013 Article Изменение структуры металлического стекла Al₈₈Ni₂Y₁₀ при термообработке и деформации / Г.Е. Абросимова, А.С. Аронин, Д.П. Ширнина // Физика и техника высоких давлений. — 2013. — Т. 23, № 1. — С. 90-98. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 61.43.Dq, 61.46.+w, 61.46.−w http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69610 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	Методами рентгенографии и просвечивающей электронной микроскопии исследована эволюция структуры металлического стекла Al₈₈Ni₂Y₁₀ при деформации и изотермическом отжиге. Показано, что процесс кристаллизации сопровождается изменениями в структуре аморфной фазы: фазовым расслоением и образованием аморфных областей разного состава с разным ближним порядком. Установлено, что при пластической деформации образование нанокристаллов наблюдается уже при комнатной температуре. Доля нанокристаллической фазы увеличивается при последующей термообработке. Сформированная наноструктура является достаточно стабильной и сохраняется при температуре 150°С в течение 500 h.
format	Article
author	Абросимова, Г.Е. Аронин, А.С. Ширнина, Д.П.
spellingShingle	Абросимова, Г.Е. Аронин, А.С. Ширнина, Д.П. Изменение структуры металлического стекла Al₈₈Ni₂Y₁₀ при термообработке и деформации Физика и техника высоких давлений
author_facet	Абросимова, Г.Е. Аронин, А.С. Ширнина, Д.П.
author_sort	Абросимова, Г.Е.
title	Изменение структуры металлического стекла Al₈₈Ni₂Y₁₀ при термообработке и деформации
title_short	Изменение структуры металлического стекла Al₈₈Ni₂Y₁₀ при термообработке и деформации
title_full	Изменение структуры металлического стекла Al₈₈Ni₂Y₁₀ при термообработке и деформации
title_fullStr	Изменение структуры металлического стекла Al₈₈Ni₂Y₁₀ при термообработке и деформации
title_full_unstemmed	Изменение структуры металлического стекла Al₈₈Ni₂Y₁₀ при термообработке и деформации
title_sort	изменение структуры металлического стекла al₈₈ni₂y₁₀ при термообработке и деформации
publisher	Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
publishDate	2013
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69610
citation_txt	Изменение структуры металлического стекла Al₈₈Ni₂Y₁₀ при термообработке и деформации / Г.Е. Абросимова, А.С. Аронин, Д.П. Ширнина // Физика и техника высоких давлений. — 2013. — Т. 23, № 1. — С. 90-98. — Бібліогр.: 17 назв. — рос.
series	Физика и техника высоких давлений
work_keys_str_mv	AT abrosimovage izmeneniestrukturymetalličeskogosteklaal88ni2y10pritermoobrabotkeideformacii AT aroninas izmeneniestrukturymetalličeskogosteklaal88ni2y10pritermoobrabotkeideformacii AT širninadp izmeneniestrukturymetalličeskogosteklaal88ni2y10pritermoobrabotkeideformacii
first_indexed	2025-07-05T19:06:48Z
last_indexed	2025-07-05T19:06:48Z
_version_	1836835048281604096
fulltext	Физика и техника высоких давлений 2013, том 23, № 1 © Г.Е. Абросимова, А.С. Аронин, Д.П. Ширнина, 2013 PACS: 61.43.Dq, 61.46.+w, 61.46.−w Г.Е. Абросимова, А.С. Аронин, Д.П. Ширнина ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СТЕКЛА Al88Ni2Y10 ПРИ ТЕРМООБРАБОТКЕ И ДЕФОРМАЦИИ Институт физики твердого тела РАН ул. Академика Осипьяна, 2, г. Черноголовка, Московская обл., 142432, Россия Статья поступила в редакцию 17 января 2013 года Методами рентгенографии и просвечивающей электронной микроскопии исследо- вана эволюция структуры металлического стекла Al88Ni2Y10 при деформации и изотермическом отжиге. Показано, что процесс кристаллизации сопровождается изменениями в структуре аморфной фазы: фазовым расслоением и образованием аморфных областей разного состава с разным ближним порядком. Установлено, что при пластической деформации образование нанокристаллов наблюдается уже при комнатной температуре. Доля нанокристаллической фазы увеличивается при последующей термообработке. Сформированная наноструктура является доста- точно стабильной и сохраняется при температуре 150°С в течение 500 h. Ключевые слова: аморфный сплав, кристаллизация, нанокристаллы, просвечи- вающая электронная микроскопия, рентгенография Методами рентгенографії та просвічувальної електронної мікроскопії досліджено ево- люцію структури металічного скла Al88Ni2Y10 при деформації та ізотермічному відпалі. Показано, що процес кристалізації супроводжується змінами в структурі аморфної фази: фазовим розшаруванням й утворенням аморфних областей різного складу з різним ближнім порядком. Встановлено, що при пластичній деформації утворення нанокри- сталів спостерігається вже при кімнатній температурі. Доля нанокристалічної фази збільшується при наступній термообробці. Сформована наноструктура є достатньо стабільною і зберігається при температурі 150°С протягом 500 h. Ключові слова: аморфний сплав, кристалізація, нанокристали, просвічувальна елек- тронна мікроскопія, рентгенографія Введение Металлические стекла и частично-закристаллизованные аморфные спла- вы на основе алюминия в последние годы широко исследуются [1−11]. Ин- терес к этим материалам обусловлен как их некристаллической структурой, так и хорошими прочностными характеристиками при малом удельном весе. Наиболее широко исследуемой группой таких стекол являются сплавы сис- тем алюминий−переходный металл−редкоземельный металл. Физика и техника высоких давлений 2013, том 23, № 1 91 Металлические стекла обычно получают скоростной закалкой расплава на быстро вращающееся колесо, а частично-кристаллические – последую- щей термообработкой металлических стекол. Структура последних пред- ставляет собой аморфную матрицу, в которой распределены нанокристаллы с размером, обычно не превышающим 25 nm. Высокие прочностные харак- теристики (предел текучести до 1.6 GPa) делают этот материал весьма при- влекательным для практического использования. Формирование нанострук- туры зависит от ряда параметров и, несмотря на значительное количество работ, посвященных исследованию этих материалов, много вопросов оста- ются до настоящего времени открытыми. К ним относятся особенности формирования нанокристаллов при термообработке и деформации, одно- родность распределения нанокристаллов при разных типах обработки, ста- бильность формирующейся структуры, ее изменение при разного рода воз- действиях. Поэтому несомненный интерес вызывает выяснение условий формирования наноструктуры в материалах указанной группы. Целью на- стоящей работы являлось исследование эволюции структуры металлических стекол Al88Ni2Y10 при нагреве и деформации. Методика эксперимента Металлическое стекло Al88Ni2Y10 было получено в виде ленты методом скоростной закалки расплава по одновалковой схеме. Скорость охлаждения расплава была 106 deg/s, ширина полученных лент составляла 5 mm, а тол- щина − около 40 μm. Образцы подвергали нагревам с постоянной скоростью и изотермическим отжигам, а также пластической деформации. Нагрев с постоянной скоро- стью 20 K/min проводили в дифференциальном сканирующем калориметре Perkin-Elmer DSC-7. Деформацию осуществляли методом многократной прокатки на четырехвалковом лабораторном стане VEB Schwermaschinen- bau. Величина деформации (обжатие) изменялась от 10 до 30%. Рентгеноструктурные исследования исходных и деформированных об- разцов выполняли на рентгеновском дифрактометре SIEMENS D-500 с ис- пользованием Cu и Co Kα-излучения. При обработке полученных спектров использовали специальные программы, позволяющие проводить сглажива- ние, коррекцию фона, разделение перекрывающихся максимумов и др. Изучение микроструктуры осуществляли с помощью просвечивающего электронного микроскопа JEM-100СX при ускоряющем напряжении 100 kV. Образцы для электронно-микроскопических исследований готовили ионным утонением. Результаты эксперимента и обсуждение После закалки образцы имели аморфную структуру. Калориметрические и рентгеноструктурные исследования показали, что фазовые превращения от исходного аморфного состояния до образования равновесных кристаллических Физика и техника высоких давлений 2013, том 23, № 1 92 30 40 50 60 70 80 90 In te ns ity , a rb . u ni ts Diffraction angle, 2θ 40 60 80 100 120 Diffraction angle, 2θ In te ns ity , a rb . u ni ts (1 00 ) (2 00 ) (2 20 ) (3 11 ) (2 22 ) (4 00 ) (3 31 ) (4 20 ) а б Рис. 1. Рентгенограмма исходного аморфного сплава (а) и сплава после окончания первой стадии кристаллизации (б) фаз проходят в 4 стадии, основное внимание при исследовании было уделе- но начальной стадии кристаллизации, при которой образуется нанокристал- лическая структура. Кристаллизация сплава при нагреве со скоростью 20 K/min начиналась при температуре 182°С с выделения кристаллов алюминия, за- вершение первой стадии кристаллизации наступало при температуре около 250°С. На рис. 1,а,б показаны рентгенограммы соответственно исходного образца (снята с использованием медного излучения) и образца после окон- чания первой стадии кристаллизации. На рис. 1,б присутствуют дифракци- онные отражения, соответствующие нанокристаллам алюминия, и диффуз- ная часть, обусловленная оставшейся аморфной фазой. Для более подробного анализа изменений структуры исследования проводили также с использованием более мя гкого, кобальтового, излу- чения. Начальная часть спектра по- казана на рис. 2, из которого видно, что аморфная часть образца претер- пела значительные изменения. Диф- фузная часть спектра после термооб- работки представляет собой супер- позицию, как минимум, двух гало (кривые 5 и 6) с разным угловым по- ложением, что свидетельствует о при- сутствии в структуре двух аморфных фаз. Эти фазы характеризуются раз- ным радиусом первой координаци- онной сферы (разным расстоянием между ближайшими соседями в 35 40 45 50 55 60 1 2 3 45 6 In te ns ity , a rb . u ni ts Diffraction angle, 2θ Рис. 2. Участок рентгенограммы, соот- ветствующий области первого диффуз- ного гало: 1 – экспериментальная кри- вая; 2 – суммарная огибающая; 3, 4 – отражения от нанокристаллов алюми- ния; 5, 6 – отражения от аморфной фазы Физика и техника высоких давлений 2013, том 23, № 1 93 структуре), что фактически свидетельствует об их разном химическом со- ставе [8,12,13]. Очевидно, что аморфная фаза с большим радиусом коорди- национной сферы (кривая 5) должна быть обогащена иттрием (наиболее крупный атом из присутствующих в сплаве). Таким образом, при термообработке аморфного сплава Al88Ni2Y10 его структура изменяется: на рентгенограммах появляется дополнительный диффузный максимум со стороны меньших углов, что свидетельствует о по- явлении аморфных областей с большим по сравнению с исходной аморф- ной фазой радиусом первой координационной сферы. При этом основной максимум немного смещается в область больших углов. Это означает, что в процессе выделения нанокристаллов алюминия аморфная фаза не про- сто меняет свой состав (как и должно быть при первичной кристаллиза- ции), но в ней происходят более сложные процессы, приводящие к обра- зованию нескольких (как минимум, двух) новых аморфных фаз. При уве- личении температуры или длительности термообработки доля нанокри- сталлической фазы растет. Подобные изменения формы диффузного гало наблюдались и ранее на сплавах этой же системы, но другого состава, что связывалось с изменением стабильности аморфной фазы при изменении ее состава (за счет выделения нанокристаллов алюминия и, следователь- но, уменьшения его концентрации) [15−17]. В случае пластической деформации нанокристаллы образуются уже при комнатной температуре. На рис. 3 показана рентгенограмма образца после де- формации на 10%. Видно, что помимо диффузных максимумов на рентгено- грамме присутствуют слабые отражения, соответствующие выделениям кристаллов Al. При увеличении степени деформации до 30% доля нанокри- сталлической фазы немного возрастает. Более значительные изменения структуры наблюдаются после изотерми- ческого отжига деформированных образцов. На рис. 4 представлены рентге- нограммы образца после изотермического отжига при 150°С в течение 1, 4, 16, 330 и 500 h. Видно, что при такой термообработке структура образцов принципиально не меняется, а доля нанокристаллической фазы растет. Наи- более заметные изменения структуры происходят на начальных стадиях от- жига − при длительности отжига от 1 до 60 h, затем с увеличением времени структура практически не меняется. Сформированная структура оказывается стабильной и не претерпевает заметных изменений в достаточно широком температурном интервале. На рис. 5 показаны рентгенограммы образца после отжигов при температурах 150, 200 и 280°С в течение 1 h. После отжига при 285°С помимо кристалличе- ских пиков, отвечающих алюминию (помечены стрелками), на дифрактограмме появляются отражения, соответствующие кристаллам ранее не известной метастабильной кристаллический фазы (помечены звездочками на рис. 6). При дальнейшем повышении температуры до 310°С доля этой фазы увели- чивается, однако на следующих стадиях кристаллизации эта фаза распадается, Физика и техника высоких давлений 2013, том 23, № 1 94 40 60 80 100 120 Diffraction angle, 2θ In te ns ity , a rb . u ni ts 40 60 80 100 120 1 2 3 5 4 Diffraction angle, 2θ In te ns ity , a rb . u ni ts Рис. 3. Рентгенограмма образца после деформации на 10% Рис. 4. Рентгенограммы образца после отжига при 150°С в течение 1 (1), 4 (2), 16 (3), 330 (4) и 500 (5) h и после окончания последней стадии кристаллизации образцы являются трехфазными и содержат кристаллы Al, Al3Ni, Al3Y. Размер выделений рав- новесных фаз заметно больше (50 nm и более), и он растет при увеличении продолжительности отжига. Анализ имеющихся на рентгенограмме отраже- ний (рис. 6) показал, что структура метастабильной фазы может быть опи- сана орторомбической решеткой с параметрами a = 4.88 Å, b = 5.52 Å, c = = 10.25 Å. Следует отметить, что наиболее интенсивная линия метастабиль- ной фазы располагается слева от линии (111), практически на месте второго диффузного гало (см. рис. 3, кривая 5). Это указывает на близость состава метастабильной фазы составу аморфной фазы, отвечающей этому гало, од- нако в рамках данной работы химический состав метастабильной фазы не определяли. 40 60 80 100 120 Diffraction angle, 2θ In te ns ity , a rb . u ni ts 1 2 3 40 60 80 100 120 * * * ** * * * * * Diffraction angle, 2θ In te ns ity , a rb . u ni ts * Рис. 5. Рентгенограммы образца после часового отжига при 150 (1), 200 (2) и 280°С (3) Рис. 6. Рентгенограммы образца после отжига при 285°С в течение 1 h Физика и техника высоких давлений 2013, том 23, № 1 95 По данным просвечивающей электронной микроскопии были построены распределения по размерам нанокристаллов алюминия для разной продол- жительности отжига (рис. 7). Ввиду сложностей, связанных с наблюдением самых мелких кристаллов, их доля может быть занижена. Из рисунка видно, что с увеличением времени отжига средний размер кристаллов растет, коли- чество маленьких кристаллов уменьшается, распределения сдвигаются в об- ласть больших размеров. Распределения при больших временах выдержки а б в могут быть описаны функцией Га- усса. Наблюдаемый характер рас- пределений и его изменение со вре- менем указывают на гетерогенный механизм зарождения кристаллов алюминия при кристаллизации, что согласуется с данными других ис- следований [14]. По распределениям были рассчи- таны средний размер, дисперсия и среднеквадратичное отклонение для каждого времени отжига. Получен- ные данные представлены в табли- Рис. 7. Распределения по размерам на- нокристаллов алюминия после изотер- мического отжига при 150°С в течение 1 (а), 4 (б) и 121 h (в) Рис. 8. Зависимость среднего размера кристаллов алюминия от времени изо- термического отжига при 150°C Физика и техника высоких давлений 2013, том 23, № 1 96 це. Зависимость размера кристаллов от времени отжига приведена также на рис. 8. Как увеличение доли кристаллической фазы, так и рост размеров на- нокристаллов наиболее быстро происходят на начальных стадиях превраще- ния, т.е. структура изменяется при отжиге длительностью до ~ 30 h, после чего она практически не меняется. Таблица Изменение средних размеров кристаллов и ширины распределения по размерам при изотермическом отжиге при 150°С Время отжига, h Количество кристаллов Средний размер, nm Дисперсия, nm2 Среднеквадратичное отклонение, nm 1 713 6.1 0.129 0.360 4 926 6.5 0.132 0.364 16 1291 7.6 0.050 0.218 121 1160 7.8 0.075 0.275 500 1167 8.0 0.073 0.269 Выводы Таким образом, в работе было установлено, что при термообработке ме- таллического стекла Al88Ni2Y10 формирование нанокристаллов алюминия сопровождается фазовым расслоением аморфной матрицы − образованием аморфных областей разного состава с разным ближним порядком. В случае пластической деформации нанокристаллы образуются уже при комнатной температуре, в то время как расслоение аморфной фазы выражено сущест- венно слабее, что, очевидно, связано с меньшей скоростью диффузионного массопереноса при комнатной температуре. Что касается последующей эво- люции нанокристаллической структуры необходимо отметить следующее: − образование нанокристаллов при нагреве происходит только при дос- тижении температуры ~ 180°С, последующий отжиг приводит к увеличению доли нанокристаллической фазы до ~ 25%; − при пластической деформации нанокристаллы образуются уже при комнатной температуре, и в этом отношении деформация представляет со- бой другой (по сравнению с нагревом) способ введения энергии в систему; − доля нанокристаллов, формирующихся в процессе пластической де- формации, заметно меньше, их образование происходит преимущественно в области полос сдвига (полос локализации пластической деформации); − дополнительный отжиг деформированных образцов приводит к увели- чению доли нанокристаллической фазы, и после отжига при 150ºС в течение ~ 30 h количество нанокристаллической фазы в деформированных и неде- формированных образцах становится практически одинаковым. Полученные результаты показывают, что деформация металлических сте- кол, как и термообработка, может приводить к формированию нанокристал- лической структуры. Этот результат важен для сплавов, например, на основе Физика и техника высоких давлений 2013, том 23, № 1 97 железа (Fe−B, Fe−Si−B), в которых при обычной термообработке нанострук- тура не образуется, а введение дополнительных элементов, таких как Nb и Cu, способствующих формированию нанокристаллической структуры (спла- вы типа Finemet), приводит к катастрофическому ухудшению магнитных свойств (в частности, к уменьшению намагниченности насыщения). На основании анализа распределений нанокристаллов по размерам и их изменений со временем отжига сделан вывод, что зарождение нанокристал- лов происходит по гетерогенному механизму. Установлено, что сформиро- ванная наноструктура сохраняется без изменения при температуре 150°С в течение 500 h. При повышении температуры и распаде нанокристаллической структуры обнаружено образование ранее не известной метастабильной кристаллической фазы и определена ее структура. Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ (грант № 12-02-00537 и 13-02-00232). 1. D.V. Louzguine, A. Inoue, J. Non-Cryst. Solids 311, 281 (2002). 2. Г.Е. Абросимова, А.С. Аронин, ФТТ 44, 961 (2002). 3. K. Saksl, P. Jóvári, H. Franz, J.Z. Jiang, J. Appl. Phys. 97, 113507 (2005). 4. D.V. Louzguine-Luzgin, A. Inoue, J. Nanoscience and Nanotechnology 5, 999 (2005). 5. K. Saksl, P. Jovari, H. Franz, Q.S. Zeng, J.F. Liu, and J.Z. Jiang, J. Phys.: Condens. Matter 18, 7579 (2006). 6. R. Bacewicz, J. Antonowicz, Scripta Mater. 54, 1187 (2006). 7. W. Zalewski, J. Antonowicz, R. Bacewicz, J. Alloys Comp. 468, 40 (2009). 8. Г.Е. Абросимова, А.С. Аронин, ФТТ 50, 154 (2008). 9. V.V. Popov, V.I. Tkach, S.G. Rassolov, A.S. Aronin, J. Non-Cryst. Solids 356, 1344 (2010). 10. Г. Абросимова, А. Аронин, О. Баркалов, Д. Матвеев, О. Рыбченко, В. Маслов, В. Ткач, ФТТ 53, 215 (2011). 11. V.I. Tkach, S.G. Rassolov, V.V. Popov, V.V. Maksimov, V.V. Maslov, V.K. Nosenko, A.S. Aronin, G.E. Abrosimova, O.G. Rybchenko, J. Non-Cryst. Solids 357, 1628 (2011). 12. Г.Е. Абросимова, А.С. Аронин, Е.Ю. Игнатьева, ФТТ 48, 523 (2006). 13. А.Ф. Скрышевский, Структурный анализ жидкостей и аморфных тел, Высшая школа, Москва (1980). 14. J.C. Foley, D.R. Allen, and J.H. Perepechko, Scripta Mater. 35, 655 (1996). 15. Г.Е. Абросимова, А.С. Аронин, ФТТ 51, 1665 (2009). 16. U. Köster, U. Herold, in: Glassy Metals I: Ionic Structure, Electronic Transport and Crystallization, H.-J. Güntherodt, H. Beck (eds.), Springer-Verlag, NY (1982). 17. J.C. Oh, T. Ohkubo, Y.C. Kim, E. Fleury, K. Hono, Scripta Mater. 23, 165 (2005). Физика и техника высоких давлений 2013, том 23, № 1 98 G.E. Abrosimova, A.S. Aronin, D.P. Shirnina STRUCTURE CHANGE IN THE Al88Ni2Y10 METAL GLASS AT THERMAL TREATMENT AND DEFORMATION Structure change of the Al88Ni2Y10 metal glass at heating and plastic deformation by rolling was studied. It was found that the first stage of crystallization occurring by the primary reaction is followed by the changes in amorphous phase that result in formation of amorphous regions with different types of short range order and the composition that is characterized by different radius of the first coordination spheres. When the first stage of crystallization has been finished, the structure consists of aluminium nanocrystals and inhomogeneous amorphous phase. In the case of plastic deformation, formation of nanocrystals occurs even at room tem- perature. The increase in the part of nanocrystal phase in the course of deformation is in- significant; at isothermal annealing at 150°С, the part of nanocrystal phase increases sig- nificantly when the anneal lasts ~ 100 h, after that, this parameter is changed slightly. The formed nanostructure is quite stable and retains for 500 hours at the temperature of 150°С. Size distributions of aluminium nanocrystals have been drawn for varied duration of the isothermal anneal. It was demonstrated that size distribution became narrower when anneal duration increased, whereas the average size of nanocrystals increased insignifi- cantly (from 6 to 8 nm). Basing on the analysis of size distributions of nanocrystals, and their changes related to the anneal duration, we concluded that nucleation of nanocrystals obeys heterogeneous mechanism. When the anneal temperature increases, formation of previously unknown metastable crystal phase occurs. The structure of the new phase can be described by the orthorhom- bic lattice with the parameters a = 4.88 Å, b = 5.52 Å, c = 10.25 Å. Keywords: amorphous alloys, crystallization, nanocrystals, transmitting electron micros- copy, roentgenography Fig. 1. X-ray diffraction pattern of the initial amorphous alloy (а) and that of the alloy after the end of the first crystallization stage (б) Fig. 2. The region of the X-ray diffraction pattern corresponding to the area of the first diffusion halo: 1 – experimental curve; 2 – total envelope curve; 3, 4 – reflections from aluminum nanocrystals; 5, 6 – reflections from the amorphous phase Fig. 3. X-ray diffraction pattern of the sample after deformation by 10% Fig. 4. X-ray diffraction patterns of the sample after anneal at 150°С for 1 (1), 4 (2), 16 (3), 330 (4) and 500 (5) h Fig. 5. X-ray diffraction patterns of the sample after the anneal for 1 h at 150°С (1), 200°С (2) and 280°С (3) Fig. 6. X-ray diffraction patterns of the sample after the anneal at 285°С for 1 h Fig. 7. Size distributions of aluminum nanocrystals after isothermal anneal at 150°С for 1 (а), 4 (б) and 121 h (в) Fig. 8. The average size of aluminum crystals vs the duration of isothermal anneal at 150°С

Изменение структуры металлического стекла Al₈₈Ni₂Y₁₀ при термообработке и деформации

Institution

Ähnliche Einträge