Термічна стійкість, кінетика та механізми розпаду нанокомпозитних структур в стопах на основі Al
С. Г. Рассолов$^{1,2}$, К. А. Свиридова$^{1}$, В. В. Максимов$^{2}$, В. К. Носенко$^{3}$, І. В. Жихарєв$^{1,2}$, Д. В. Матвеєв$^{4}$, О. О. Першина$^{4}$, В. І. Ткач$^{1,2}$
$^{1}$Луганський національний університет імені Тараса Шевченка, вул. Оборонна, 2, 91011 Луганськ, Україна
$^{2}$Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України, вул. Р. Люксембург, 72, 83114 Донецьк, Україна
$^{3}$Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^{4}$Інститут фізики твердого тіла РАН, вул. Академіка Осіп’яна, 2, 142432 Чорноголовка, РФ
Отримано: 17.10.2014; остаточний варіант - 07.07.2015. Завантажити: PDF
Методами Рентґенівської дифрактометрії, просвітної електронної мікроскопії, диференційної сканівної калориметрії, мірянь електроопору і мікротвердости досліджено термічну стійкість, кінетику і механізми процесів розпаду нанофазних композитів (нанокристали Al + залишкова аморфна матриця), що утворюються на першій стадії кристалізації аморфних стопів Al$_{90}$Y$_{10}$, Al$_{87}$Ni$_{8}$Gd$_{5}$ і Al$_{86}$Ni$_{6}$Co$_{2}$Gd$_{6}$. Показано, що максимальні значення мікротвердости стопів (3,8—5,4ГПа) досягаються в аморфно-нанокристалічних структурних станах, а ступінь знеміцнення, зумовлена повною кристалізацією залишкової аморфної фази, істотно зростає при збільшенні середнього розміру зерна структурних складових. Шляхом сумісної аналізи кінетичних і структурних даних встановлено, що другі стадії кристалізації в досліджених стопах відбуваються за наступними механізмами: гомогенного зародкоутворення і дифузійно-контрольованого росту нанокристалів метастабільного інтерметаліду Al$_{4}$Y одночасно з нанокристалами Al (у Al$_{90}$Y$_{10}$), нестаціонарного зародкоутворення із зростаючою в часі швидкістю і контрольованого дифузією на міжфазній межі росту кристалів рівноважних інтерметалідів Al$_{3}$Ni і Al$_{23}$Ni$_{6}$Gd$_{4}$ (у Al$_{87}$Ni$_{8}$Gd$_{5}$), а також дифузійно-контрольованого росту нанокристалів Al, ініційованого формуванням нанокристалів неідентифікованої метастабільної інтерметалевої сполуки (у Al$_{86}$Ni$_{6}$Co$_{2}$Gd$_{6}$). Показано, що величини температурних діяпазонів стійкости двофазних нанокомпозитних структур і енергій активації їх розпаду корелюють між собою й істотно вищі для стопів, у яких другі стадії кристалізації є заключними і перебігають за механізмами зародкоутворення і росту кристалів метастабільних або рівноважних інтерметалевих сполук.
Ключові слова: аморфні стопи на основі Al, нанокомпозитні структури, термічна стабільність, кінетика і механізм кристалізації, зародження, мікротвердість.
URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/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