Сеґреґаційне подрібнення зеренної структури алюмінію та його стопів

Є. В. Луценко$^{1}$, В. А. Крещенко$^{2}$, М. Д. Рудь$^{3}$, О. В. Соболь$^{4}$, М. О. Глущенко$^{4}$, А. І. Зубков$^{4}$

$^{1}$Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України, вул. Академічна, 1, 61108 Харків, Україна
$^{2}$Державне підприємство Науково-виробничий комплекс газотурбобудування «Зоря» - «Машпроект», просп. Богоявленський, 42А, 54018 Миколаїв, Україна
$^{3}$АТ «МОТОР СІЧ», пр. Моторобудівників, 15, 69068 Запоріжжя, Україна
$^{4}$Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», вул. Кирпичова, 21, 61002 Харків, Україна

Отримано: 08.02.2017; остаточний варіант - 16.03.2017. Завантажити: PDF

Вивчено структуру конденсатів і відливок алюмінію, стопів Al–Fe та Al–Zr, які кристалізуються з парової фази та розтопу у вакуумі. Показано, що леґування парового потоку матричного металу, — алюмінію, — Ферумом до $\cong$ 3 ат.% уможливлює знизити величину зерна конденсатів від 2 мкм до 50 нм. Дисперґувальний вплив заліза та цирконію на зеренну структуру алюмінію продемонстровано на відливках цього металу, де спостерігається зменшення розміру зерна більш ніж на порядок. Подрібнення зеренної структури алюмінію пояснюється формуванням зерномежових сеґреґацій атомами леґувальних елементів при кристалізації як з пару, так і з розтопу.

Ключові слова: конденсація, кристалізація, сеґреґація, розмір зерна, алюміній.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v39/i05/0607.html

PACS: 61.66.Dk, 64.75.Op, 68.35.Fx, 68.55.Ln, 81.05.Ni, 81.10.Fq, 81.15.Kk


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. Н. А. Азаренков, О. В. Соболь, В. М. Береснев, А. Д. Погребняк, Д. А. Колесников, П. В. Турбин, И. Н. Торяник, Металлофиз. новейшие технол., 35, № 8: 1061 (2013).
  2. V. I. Ivashchenko, S. N. Dub, P. L. Scrynskii, A. D. Pogrebnjak, O. V. Sobol’, G. N. Tolmacheva, V. M. Rogoz, and A. K. Sinel’chenko, J. Superhard Mater., 38, No. 2: 103 (2016). Crossref
  3. Е. Э. Гликман, Р. Э. Брувер, Металлофизика, 43: 42 (1973).
  4. С. А. Фирстов, Ю. Ф. Луговской, Электронная микроскопия и прочность материалов. Сер.: Физическое материаловедение, структура и свойства материалов, 15: 83 (2008).
  5. J. W. Gibbs, Collected Works (New Haven: Yale University Press: 1948), vol. 1, p. 219.
  6. I. Langmuir, I. Am. Chem. Soc., 38: 222 (1916).
  7. D. McLean, Grain Boundaries in Metals (New York: Oxford Univ. Press: 1957).
  8. M. P. Seah, Acta Metall. Mater., 28, No. 7: 955 (1980). Crossref
  9. K. E. Kniplinga, D. C. Dunand, and D. N. Seidman, Acta Mater., 56, No. 6: 1182 (2008). Crossref
  10. P. Zhang, J. Y. Zhang, J. Li, G. Liu, K. Wu, Y. Q. Wang, and J. Sun, Acta Mater., 76: 221 (2014). Crossref
  11. A. Inoue, F. L. Kong, S. L. Zhu, C. T. Liu, and F. Al-Marzouki, Mat. Res., 18, No. 6: 1414 (2015). Crossref
  12. Алюминий: свойства и физическое металловедение: Справочник (Ред. Дж. Е. Хэтч) (Москва: Металлургия: 1989).
  13. Я. Е. Гольдштейн, В. Г. Мизин, Инокулирование железоуглеродистых сплавов (Москва: Металлургия: 1993).
  14. M. T. Thomas, D. R. Baer, R. H. Jones, and S. M. Bruemmer, J. Vac. Sci. Technol., 17, No. 1: 22 (1980). Crossref
  15. H. J. Grabke, Steel Res., 57, No. 4: 178 (1986). Crossref
  16. M. P. Seah and E. D. Hondros, Proc. Roy. Soc., A335: 191 (1973). Crossref
  17. S. S. Nayaka, M. Wollgartenb, J. Banhartb, S. K. Pabia, and B. S. Murtyc, Mater. Sci. Eng. A, 527: 2370 (2010). Crossref
  18. B. D. Saller, T. Hu, K. Ma, L. Kurmanaeva, E. J. Lavernia, and J. M. Schoenung, J. Mater. Sci., 50, No. 13: 4683 (2015). Crossref
  19. M. F. Francis, M. N. Neurock, X. W. Zhou, J. J. Quan, H. N. G. Wadley, and E. B. Webb, J. Appl. Phys., 104: 034310 (2008). Crossref
  20. J. R. Trelewicz and C. A. Schuh, Phys. Rev. B, 79, No. 9: 094112 (2009). Crossref
  21. N. Q. Vo, J. Schäfer, R. S. Averback, K. Albe, Y. Ashkenazy, and P. Bellon, Scr. Mater., 65, No. 8: 660 (2011). Crossref
  22. A. Ye. Barmin, O. V. Sobol’, A. I. Zubkov, and L. A. Mal’tseva, Phys. Metal. Metalogr., 116, No. 7: 706 (2015). Crossref
  23. Е. В. Луценко, О. В. Соболь, А. И. Зубков, Журнал нано- и электронной физики, 7, № 3: 03042 (2015).
  24. Я. С. Уманский, Ю. А. Скаков, А. Н. Иванов, Л. Н. Расторгуев, Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия (Москва: Металлургия: 1982).
  25. Н. И. Носкова, Р. Р. Мулюков, Субмикрокристаллические и нанокристаллические металлы и сплавы (Екатеринбург: УрО РАН: 2003).
  26. Р. З. Валиев, И. В. Александров, Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией (Москва: Логос: 2000).
  27. H. Brune, Physics of Covered Solid Surfaces (Ed. H. P. Bonzel), vol. III/42, subvol. A, pt. 1 of Landolt Börnstein New Series, Group III: Condensed Matter (Berlin: Springer: 2001), p. 217.
  28. Э. Зенгуил, Физика поверхности (Москва: Мир: 1990).
  29. В. К. Семенченко, Поверхностные явления в металлах и сплавах (Москва: Гос. изд-во технико-теорет. лит.: 1957).