Особливості розчинення квазікристалічних сплавів-наповнювачів Al$_{72}$Co$_{18}$Ni$_{10}$ та Al$_{65}$Co$_{20}$Cu$_{15}$ в процесі просочування композиційних матеріалів латунною зв’язкою

О. В. Сухова, Ю. В. Сироватко

Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара, просп. Гагаріна, 72, 49010 Дніпро, Україна

Отримано: 14.03.2019; остаточний варіант - 13.06.2019. Завантажити: PDF

У роботі досліджено структуру квазікристалічних сплавів Al$_{65}$Co$_{20}$Cu$_{15}$ та Al$_{72}$Co$_{18}$Ni$_{10}$, а також композиційних матеріалів на їх основі, отриманих методом пічного просочування. Застосовано методи металографічного, рентгеноструктурного, електронно-мікроскопічного та мікрорентгеноспектрального аналізів. У сплаві Al$_{65}$Co$_{20}$Cu$_{15}$ квазікристалічна декагональна фаза співіснує з кристалічними фазами Al$_4$(Co, Cu)$_3$ та Al$_3$(Cu, Co)$_2$, а в сплаві Al$_{72}$Co$_{18}$Ni$_{10}$ — з фазами Al$_9$(Co$_{1-x}$Ni$_x$)$_2$ та Al$_9$(Ni$_{1-x}$Co$_x$)$_2$. Вміст квазікристалічної фази в сплавах коливається в межах 60–65% об. За допомогою оригінальної методики автоматизованого структурного аналізу побудовані криві розподілу коефіцієнтів поглинання світла, використані для розрахунку ентропії фаз. У ході просочування латунною зв’язкою марки Л62 гранул наповнювачів, виготовлених зі сплавів Al$_{65}$Co$_{20}$Cu$_{15}$ або Al$_{72}$Co$_{18}$Ni$_{10}$, розплавлена зв’язка розчиняє кристалічні фази наповнювача, проникаючи до центра гранул. При цьому квазікристалічна фаза наповнювачів розчиняється з набагато меншою швидкістю. В структурі композиційного матеріалу, зміцненого сплавом-наповнювачем Al$_{65}$Co$_{20}$Cu$_{15}$, вміст квазікристалічної фази на 15% об. перебільшує вміст цієї фази в композиційному матеріалі з наповнювачем Al$_{72}$Co$_{18}$Ni$_{10}$. Для пояснення різниці швидкостей розчинення фаз наповнювача при просочуванні розраховано кількість і середньогеометричну частоту коливань осциляторів у їх структурі. Застосовано модельні уявлення теорії сильно анізотропних кристалів. Показано, що найбільшу кількість осциляторів і найменшу частоту їх коливань має квазікристалічна фаза наповнювачів. Розрахунки також підтверджують, що квазікристалічна фаза сплаву-наповнювача Al$_{65}$Co$_{20}$Cu$_{15}$ характеризується більшою стійкістю до дії розплавленої зв’язки під час просочування, ніж аналогічна фаза сплаву-наповнювача Al$_{72}$Co$_{18}$Ni$_{10}$. У той же час, кристалічні фази сплаву Al$_{65}$Co$_{20}$Cu$_{15}$ розчиняються з більшою швидкістю, що забезпечує міцний адгезійний зв’язок між наповнювачем і затверділою зв’язкою. Сплав-наповнювач Al$_{65}$Co$_{20}$Cu$_{15}$ рекомендовано для використання в складі композиційних матеріалів, призначених для роботи в умовах сухого тертя та дії кислих середовищ.

Ключові слова: квазікристалічні сплави-наповнювачі, просочування, композиційний матеріал, границі поділу, швидкість розчинення, модель сильно анізотропних кристалів.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v41/i09/1171.html

PACS: 61.44.Br, 62.23.Pq, 68.35.Np, 81.05.Ni, 81.65.Kn, 82.45.Bb


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. O. V. Sukhova, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 31, No. 7: 1001 (2009) (in Ukrainian).
  2. E. V. Sukhovaya, J. Superhard Mater., 35, No. 5: 277 (2013). Crossref
  3. I. M. Spiridonova, E. V. Sukhovaya, V. F. Butenko, A. P. Zhudra, A. I. Litvinenko, and A. I. Belyi, Powder Metallurgy and Metal Ceramics,32, No. 2: 139 (1993). Crossref
  4. O. Sukhova and Yu. Syrovatko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 33, Special Issue: 371 (2011) (in Russian).
  5. I. M. Spiridonova, E. V. Sukhovaya, S. B. Pilyaeva, and O. G. Bezrukavaya, Metall. Min. Ind., No. 3: 58 (2002).
  6. I. M. Spiridonova, E. V. Sukhovaya, and V. P. Balakin, Metallurgia, 35, No. 2: 65 (1996).
  7. I. M. Spyrydonova, O. V. Sukhova, and G. V. Zinkovskij, Metall. Min. Ind., 4, No. 4: 2 (2012).
  8. E. Huttunen-Saarivirta, J. Alloys Compd., 363, Nos. 1–2: 154 (2004). Crossref
  9. O. V. Sukhova, V. A. Polonskyy, and K. V. Ustinova, Voprosy Khimii i Khimicheskoi Technologii, No. 6: 77 (2018) (in Ukrainian). Crossref
  10. O. V. Sukhova, V. A. Polonskyy, and K. V. Ustinova, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 40, No. 11: 1475 (2018) (in Ukrainian). Crossref
  11. A. S. Ivanov, V. S. Kruglov, A. F. Pal’, A. N. Ryabinkin, A. O. Serov, D. S. Shaytura, A. N. Starostin, A. V. Gavrikov, O. F. Petrov, and V. E. Fortov, Techn. Phys. Lett., No. 19: 57 (2011).
  12. B. Grushko, Philos. Mag. Lett., 66, No. 3: 151 (1992). Crossref
  13. M. Zhu, G. Yang, and L. Yao, J. Mater. Sci., 45, No. 14: 3727 (2010). Crossref
  14. O. Sukhova and Yu. Syrovatko, The Journal of Zhytomyr State Technological University. Series: Engineering, No. 2(82): 189 (2018) (in Ukrainian). Crossref
  15. E. V. Sukhovaya, The Paton Welding Journal, No. 1: 20 (2014). Crossref
  16. L. D. Landau and E. M. Lifshits, Statisticheskaya Fizika [Statistical Physics] (Moscow: Nauka: 1976) (in Russian).
  17. I. M. Lifshits, JETP Lett., 4: 22 (1952) (in Russian).