Heat Effects in Rapidly-Quenched NANOMET Type Ribbons after Intense Plastic Deformation

M. O. Vasylyev$^{1}$, B. M. Mordyuk$^{1,2}$, I. V. Zagorulko$^{1}$, S. M. Voloshko$^{2}$, V. K. Nosenko$^{1}$

$^{1}$Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
$^{2}$Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского», просп. Победы, 37, 03056 Киев, Украина

Получена: 20.12.2022; окончательный вариант - 12.01.2023. Скачать: PDF

This work grounds the relevance of the new ways for modifying the structure and properties of amorphous metallic alloys using severe plastic deformation (SPD) resulting the formation of nanocrystalline materials with new physical and mechanical properties. In this work, for the first time, the peculiarities of deformation nanocrystallization of one of the representatives of this class of material, such as NANOMET doped with phosphorus, namely, alloy Fe$_{81}$B$_{7}$Si$_{1}$P$_{10}$Cu$_{1}$ are studied. To perform SPD, the method of high-frequency mechanical-impact (HFMI) treatment is used in modes, which will ensure the maximum hardening effect as compared to the original rapidly solidified amorphous ribbon. The special features of the structure and kinetics of the deformation-induced crystallization of the alloy underwent the SPD by the HFMI method are studied. Two crystallization effects are established during heating of the amorphous ribbon of maximum hardness induced by the applied HFMI. First one, this is the shift of critical temperatures towards low exothermal temperatures, and second one, this is the lowering of the activation energy for crystallization as compared to the undeformed amorphous sample. The reasons of the observed SPD-induced changes in thermodynamic characteristics are established.

Ключевые слова: amorphous alloy, severe plastic deformation, nanocrystallization, activation energy, impact treatment, microhardness.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v45/i03/0293.html

PACS: 61.43.Dq, 62.20.mj, 62.20.mt, 62.20.Qp, 68.35.Dv


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. А. М. Глезер, Б. В. Молотилов, Структура и механические свойства аморфных сплавов (Москва: Металлургия: 1992).
  2. В. П. Алехин, В. А. Хоник, Структура и физические закономерности деформации аморфных сплавов (Москва: Металлургия: 1992).
  3. M. O. Vasylyev, V. K. Nosenko, I. V. Zagorulko, and S. M. Voloshko, Progress in Physics of Metals, 21: 319 (2020). Crossref
  4. М. А. Васильев, Г. И. Прокопенко, В. С. Филатова, Успехи физики металлов, 5: 345 (2004). Crossref
  5. Н. И. Носкова, Н. Ф. Вильданов, Р. И. Кузнецов, Физ. Мет. Металловед., 65: 669 (1988).
  6. S. Aronin, G. E. Abrosimova, I. I. Zver’kova, D. Lang, and R. Luck, J. Non-Cryst. Solids., 208: 139 (1996). Crossref
  7. Г. Е. Абросимова, А. В. Серебряков, Ж. Д. Соколовская, Физ. мет. металловед, 66: 468 (1988).
  8. M. Kondo, T. Shibata, H. Kawanowa Y. Gotoh, and R. Souda, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section B, 232: 134 (2005). Crossref
  9. B. Chen, Sh. Yang, X. Liu, B. Yan, and W. Lu, J. Alloys Comp., 448: 234 (2008).
  10. M. E. McHenry, M. A. Willard, and D. E. Laughlin, Prog. Mater. Sci., 44: 291 (1999). Crossref
  11. A. Makino, T. Hatanai, A. Inoue, and T. Masumoto, Mater. Sci. Eng. A, 226–228: 594 (1997). Crossref
  12. N. Mordyuk and G. I. Prokopenko, Mater. Sci. Eng. A, 437: 396 (2006). Crossref
  13. Г. І. Прокопенко, Б. М. Мордюк, М. О. Васильеве, С. М. Волошки, Фізичні основи ультразвукового ударного зміцнення металевих поверхонь (Київ: Наукова думка: 2017).
  14. Б. М. Мордюк, Г. І. Прокопенко, С. М. Волошко, С. О. Соловей, І. М. Клочков, Г. О. Линник, Т. А. Красовський, М. В. Вісоколян, Ультразвукова ударна обробка конструкцій і споруд транспортного машинобудування (Суми: Університетська книга: 2020).
  15. М. О. Васильев, В. А. Тиньков, Ю. М. Петров, С. М. Волошко, Г. Г. Галстян, В. Т. Черепин, А. С. Ходаковський, Металофіз. новітні технол., 35, № 5: 667 (2013).
  16. C. Ma, H. Qin, Zh. Ren, S. C. O'Keeffe, J. Stevick, G. L. Doll, Y. Dong, B. Winiarski, and Chang Ye, J. Alloys Comp., 718: 246 (2017). Crossref
  17. D. Gunderov, V. Slesarenko, A. Lukyanov, A. Churakova, E. Boltynjuk, V. Pushin, E. Ubyivovk, A. Shelyakov, and R. Valiev, Advanced Engineering Materials, 17, Iss. 12: 1728 (2015). Crossref
  18. Н. Ф. Шкодич, А. С. Рогачев, С. Г. Вадченко, И. Д. Ковалев, А. А. Непапушев, С. С. Рувимов, А. С. Мукасьян, Теория и процессы формования и спекания порошковых материалов, 2: 14 (2017).
  19. Г. Ф. Корзникова, Е. А. Корзникова, Письма о материалах, 2: 25 (2012). Crossref
  20. D. Gunderov and V. Astanin, Metals, 10, No. 3: 415 (2020). Crossref
  21. А. М. Глезер, М. Р. Плотникова, Научные ведомости. Серия: Математика. Физика, 23: 159 (2011).
  22. А. Г. Ильинский, Г. М. Зелинская, В. В. Маслов, В. К. Носенко, Ю. В. Лепеева, Металлофизика, 26: 1501 (2004).
  23. В. В. Маслов, Д. Ю. Падерно, Аморфные металлические сплавы (Киев: Наукова думка: 1987), с. 52.
  24. M. A. Vasylyev, B. N. Mordyuk, S. I. Sidorenko, S. M. Voloshko, A. P. Burmak, I. O. Kruhlov, and V. I. Zakiev, Surf. Coat. Technol., 361: 413 (2019). Crossref
  25. M. A. Vasylyev, B. N. Mordyuk, S. I. Sidorenko, S. M. Voloshko, and A. P. Burmak, Surf. Coat. Technol., 343: 57 (2018). Crossref
  26. B. N. Mordyuk and G. I. Prokopenko, J. Sound Vib., 308: 855 (2007). Crossref
  27. М. О. Васильєв, В. М. Шиванюк, Б. М. Мордюк, І. В. Загорулько, С. М. Волошко, Металофіз. новітні технол., 43, № 5: 655 (2021).
  28. В. В. Маслов, А. Г. Ильинский, В. К. Носенко, А. П. Бровко, И. К. Евлаш, Металлофиз. новейшие технол., 22: 45 (2000).
  29. B. К. Носенко, В. В. Кирильчук, А. П. Кочкубей, В. З. Балан, Металлофиз. новейшие технол., 37, №2: 135 (2015).
  30. В. В. Маслов, В. К. Носенко, Л. Е. Тараненко, А. П. Бровко, Физ. мет. металловед., 91: 47 (2001).
  31. V. V. Nemoshkalenko, V. V. Maslov, and V. K. Nosenko, Mater. Technol., 17, Iss. 1: 33 (2002). Crossref
  32. V. V. Nemoschkalenko, L. E. Vlasenko, A. V. Romanova, V. V. Maslov, V. K. Nosenko, A. P. Brovko, and Yu. N. Petrov, Metallofiz. Noveish. Tekhnol., 20: 22 (1998).
  33. В. В. Маслов, В. К. Носенко, А. Г. Ильинский, Л. Е. Власенко, И. К. Евлаш, Вопросы атомной науки и техники, 1: 8 (1998).
  34. G. Ilinsky, V. V. Maslov, V. K. Nosenko, and A. P. Brovko, J. Mater. Sci., 35: 4495 (2000). Crossref
  35. A. Makino, IEEE Trans. Magn., 48, Iss. 4: 1331 (2012). Crossref
  36. Z. Zhang, P. Sharma, and A. Makino, J. Appl. Phys., 112, 103902 (2012). Crossref
  37. S. O. Bakai, O. A. Scheretskiy, K. S. Bakai, V. M. Gorbatenko, and O. I. Volchok, Problems of Atomic Science and Technology, 2 (102): 78 (2016).
  38. W. Z. Chen and P. L. Ryder, Mater. Eng., B24: 204 (1995).
  39. M. L. Trudeau and R. Schulz, Phys. Rev. Lett., 64: 99 (1990). Crossref
  40. R. Schulz, M. Trudeau, D. Dussault, and A. Van Neste, Journal de Physique Colloques, 51: C4-259 (1990). Crossref
  41. M. L. Trudeau, J. Y. Huot, R. Schulz D. Dussault, A. Van Neste, and G. l'Esperance, Phys. Rew. Lett., 64: 4626 (1992). Crossref
  42. M. L. Trudeau, L. Dignard-Baileyt, R. Schulz, D. Dussault and A. Van Neste, Nanostructured Materials, 2: 361 (1993). Crossref
  43. G. J. Fan, M. X. Quan, Z. Q. Hu, W. Loser, and J. Eckert, J. Mater. Res., 9: 3765 (1999).
  44. W. Lu, L. Yang, B. Yan, and W. Huang, Phys. Stat. Sol. (a), 202: 1733 (2005).
  45. B. Chena, Sh. Yang, X. Liu, B. Yana, and W. Lub, J. Alloys Comp., 234–237: 448 (2008). Crossref
  46. H. R. Gheiratmand, M. Hosseini, P. Davami, G. Ababei, and M. Song, Metall Mater. Trans. A, 46: 2718 (2015). Crossref
  47. F. Q. Guo and K. Lu, Metall Mater. Trans. A, 28: 1123 (1997). Crossref
  48. А. М. Глезер, М. Р. Плотникова, А. В. Шалимова, С. В. Добаткин, Известия РАН. Серия физическая, 73: 1302 (2009). Crossref