Термическая устойчивость, кинетика и механизмы распада нанокомпозитных структур в сплавах на основе Al
С. Г. Рассолов$^{1,2}$, Е. А. Свиридова$^{1}$, В. В. Максимов$^{2}$, В. К. Носенко$^{3}$, И. В. Жихарев$^{1,2}$, Д. В. Матвеев$^{4}$, Е. А. Першина$^{4}$, В. И. Ткач$^{1,2}$
$^{1}$Луганский национальный университет имени Тараса Шевченко, ул. Оборонная, 2, 91011 Луганск, Украина
$^{2}$Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина НАН Украины, ул. Р. Люксембург, 72, 83114 Донецк, Украина
$^{3}$Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
$^{4}$Институт физики твёрдого тела РАН, ул. Академика Осипьяна, 2, 142432 Черноголовка, РФ
Получена: 17.10.2014; окончательный вариант - 07.07.2015. Скачать: PDF
Методами рентгеновской дифрактометрии, просвечивающей электронной микроскопии, дифференциальной сканирующей калориметрии, измерений электросопротивления и микротвёрдости исследованы термическая устойчивость, кинетика и механизмы процессов распада нанофазных композитов (нанокристаллы Al + остаточная аморфная матрица), образующихся на первой стадии кристаллизации аморфных сплавов Al$_{90}$Y$_{10}$, Al$_{87}$Ni$_{8}$Gd$_{5}$ и Al$_{86}$Ni$_{6}$Co$_{2}$Gd$_{6}$. Показано, что максимальные значения микротвёрдости сплавов (3,8—5,4 ГПа) достигаются в аморфно-нанокристаллических структурных состояниях, а степень разупрочнения, обусловленная полной кристаллизацией остаточной аморфной фазы, существенно возрастает при увеличении среднего размера зерна структурных составляющих. Путём совместного анализа кинетических и структурных данных установлено, что вторые стадии кристаллизации в исследованных сплавах происходят по следующим механизмам: гомогенного зарождения и диффузионно-контролируемого роста нанокристаллов метастабильного интерметаллида Al$_{4}$Y одновременно с нанокристаллами Al (в Al$_{90}$Y$_{10}$), нестационарного зарождения с возрастающей со временем скоростью и контролируемого диффузией на межфазной границе роста кристаллов равновесных интерметаллидов Al$_{3}$Ni и Al$_{23}$Ni$_{6}$Gd$_{4}$ (в Al$_{87}$Ni$_{8}$Gd$_{5}$), а также диффузионно-контролируемого роста нанокристаллов Al, инициированного формированием нанокристаллов неидентифицированного метастабильного интерметаллического соединения (в Al$_{86}$Ni$_{6}$Co$_{2}$Gd$_{6}$). Показано, что величины температурных диапазонов устойчивости двухфазных нанокомпозитных структур и энергий активации их распада коррелируют друг с другом и существенно выше для сплавов, в которых вторые стадии кристаллизации являются завершающими и протекают по механизмам зарождения и роста кристаллов метастабильных или равновесных интерметаллических соединений.
Ключевые слова: аморфные сплавы на основе Al, нанокомпозитные структуры, термическая устойчивость, кинетика и механизм кристаллизации, зарождение, микротвёрдость.
URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v37/i08/1089.html
PACS: 61.43.Dq, 61.46.Hk, 62.23.Pq, 64.70.Nd, 64.70.pe, 81.07.Bc, 81.40.Ef