Структурний стан та фазові перетворення у стопах системи Fe–В

Н. Ю. Філоненко$^{1,2}$, О. І. Бабаченко$^{1}$, Г. А. Кононенко$^{1}$

$^{1}$Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, пл. Академіка Стародубова, 1, 49050 Дніпро, Україна
$^{2}$ДЗ «Дніпропетровська державна медична академія МОЗ України», вул. Володимира Вернадського, 9, 49044 Дніпро, Україна

Отримано: 23.04.2019; остаточний варіант - 14.09.2020. Завантажити: PDF

Дослідження проводили на стопах з вмістом Бору 9,0–15,0% мас., решта — Ферум. Для визначення структурного стану стопів використовували мікроструктурний, диференційний термічний та рентґеноструктурний аналізи. В роботі визначено температурний інтервал існування бориду Fe$_5$B$_3$ та показано, що утворення даної фази відбувається в стопах з вмістом Бору 9,0–15,0% мас. в результаті перитектичного перетворення. Показано, що відпал стопів системи Fe–B з вмістом Бору 10,5% мас. за температури 1473 К протягом чотирьох годин та охолодження зі швидкістю 10$^2$ К/с призвели до зменшення об’ємної частки фаз монобориду FeВ та бориду Fe$_2$В. Відбулося збільшення об’ємної частки бориду Fe$_5$B$_3$ за рахунок перетворення в твердому стані. Показано, що фаза Fe$_5$B$_3$ утворюється за температури 1650 К, а за температури 1410 К втрачає термодинамічну стабільність з утворенням фаз монобориду FeВ та бориду Fe$_2$В. Врахування внесків перших двох порядків малості при високотемпературному розвиненні термодинамічного потенціалу бориду Fe$_5$B$_3$ в бінарному стопі системи Fe–B дозволило виконати розрахунок залежності термодинамічної стійкості даної фази від температури. Вперше показано, що падіння стійкості фази Fe$_5$B$_3$ за температури 1423 К може свідчити про початок її розпаду з утворенням інших фаз.

Ключові слова: система Fe–B, борид Fe$_5$B$_3$, борид Fe$_2$В, моноборид FeB, термодинамічна стійкість.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v42/i11/1559.html

PACS: 05.70.Ce, 61.50.Ah, 61.66.-f, 64.10.+h, 81.05.Mh


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. О. В. Єфімов, М. М. Пилипенко, Т. В. Потаніна, В. Л. Каверцев, Т. А. Гаркуша, Реактори і парогенератори енергоблоків АЕС: схеми, процеси, Р31 матеріали, конструкції, моделі (Харків : ТОВ «В справі»: 2017).
  2. O. Kubaschewski, IRON–Binary Phase Diagrams (Springer Science & Business Media: 2013) (in Spanish).
  3. F. A. Sidorenko, N. N. Serebrennikov, V. D. Budozhanov, Yu. V. Putintsev, S. N. Trushevskii, V. D. Korabanova, and P. V. Gel’d, High Temp., 15: 36 (1977).
  4. T. Van Rompaey, K. C. Hari Kumar, and P. Wollants, J. Alloys Compd., 334: 173 (2002). Crossref
  5. S. Rades, A. Kornowski, H. Weller, and B. Albert, Chem. Phys. Chem., 12: 1756 (2011). Crossref
  6. V. A. Barinov, G. A. Dorofeev, L. V. Ovechkin, E. P. Elsukov, and A. E. Ermakov, phys. status solidi (a), 123, No. 2: 527 (1991). Crossref
  7. Н. П. Лякишев, Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник (Москва: Машиностроение: 2001).
  8. Ю. Б. Кузьма, П. Ф. Чабан, Двойные и тройные системы, содержащие бор. Справочник (Москва: Металлургия: 1990).
  9. К. И. Портной, М. Х. Левинская, В. М. Ромашов, Порошкова металургія, 80, № 8: 66 (1969).
  10. I. M. Spiridonova, E. V. Sukhovaya, and V. P. Balakin, Metallurgia, 35, No. 2: 65 (1996).
  11. O. V. Sukhova, K. V. Ustinova, and Yu. V. Syrovatko, Вісник Дніпропетровського університету. Фізика. Радіоелектроніка, 21, вип. 20: 76 (2013).
  12. Н. Ю. Філоненко, О. М. Галдіна, East European Journal of Physics, 3, № 2: 49 (2016). Crossref
  13. Н. Ю. Філоненко, О. М. Галдіна, Фізика і хімія твердого тіла, 17, № 2: 251 (2016). Crossref
  14. V. Homolova, L. Ciripova, and A. Vyrostkova, JPEDAV, 36: 599 (2015). Crossref
  15. Н. Ю. Філоненко, О. Ю. Береза, О. Г. Безрукава, Вопросы атомной науки и техники, 5: 168 (2013).
  16. P. Rogl, Boron-Carbon-Iron System (Eds. G. Effenberg and S. Ilyenko) Ternary Alloy Systems. Subvol. D, Part 1 (Berlin: Heidelberg: 2008), p. 279. Crossref
  17. E. Kneeller and Y. Khan, Z. Metallkde, 78, No. 12: 825 (1987).
  18. Marie-Aline Van Ende and In-Ho Jung, J. Alloys Compd., 548: 133 (2013). Crossref
  19. Y. Du, J. Schuster, Y. Chang, Z. Jin, and B. Huang, Z. Metallkde, 93(11):1157 (2002). Crossref
  20. M. I. S. T. Faria, T. Leonardi, Gilberto Carvalho Coelho, Carlos Angelo Nunes, and Roberto Ribeiro de Avillez, Materials Characterization, 58(4): 358 (2006). Crossref
  21. Н. Ю. Філоненко, О. Ю. Береза, О. Г. Безрукава, Металлофиз. новейшие технол., 35, № 8: 1101 (2013).
  22. N. Yu. Filonenko, Вісник ХНУ. Фізика, 23: 49 (2015).
  23. N. Yu. Filonenko and A. N. Galdina, Proc. of the 7th IEEE ‘International Conference on Nanomaterials: Application and Properties’ (Sept. 9–14, 2017) (Zatoka: 2017), vol. 6, No. 3. p. 003NNSA25. Crossref
  24. N. Yu. Filonenko, A. N. Galdina, and N. A. Ivanov, Proc. of the 8th IEEE ‘International Conference on Nanomaterials: Application and Properties’ (Sept. 9–14, 2018) (Zatoka: 2018) p. 01SPN53. – 4 p. Crossref
  25. G. M. Poletti and L. Battezzati, Calphad, 43: 40 (2013). Crossref
  26. J. Miettinen, V-V. Visuri, T. Fabritius, N. Milcheva, and G. Vassilev, Archives of Metallurgy and Materials, 64(4):1239 (2019). Crossref
  27. Tatsuya Tokunagaa, Hiroshi Ohtani, and Mitsuhiro Hasebe, Calphad, 28: 354 (2004). Crossref
  28. С. В. Твердохлебова, Вісник Дніпропетров. нац. ун-ту. Сер. Фізика. Радіоелектроніка, 14, № 12/1: 100 (2007).
  29. Lois A. Girifalco, Statistical Mechanics of Solids (Oxford: University Press: 2000).
  30. T. Van Rompaey, K. C. Kumar, and P. Wollants, J. Alloys Compd., 334:173 (2002). Crossref
  31. R. A. Roble and D. R. Waldbaum, Thermodynamic Properties of Minerals and Related Substances at 298.15 K (25.0°C) and One Atmosphere (1.013 Bars) Pressure and at Higher Temperatures (Orton Memorial Library the OHIO State University 155 S. Oval Drive, 1970), p. 262.
  32. A. T. Dinsdale, SGTE Data for Pure Elements (NPL Materials Centre, Division of Industry and Innovation, National Physical Laboratory, Teddington, Middlesex, TW11 0LW, UK. 1991), p. 174.
  33. J. W. Gibbs, Elementary Principles in Statistical Mechanics (Scribner’s Son, NewYork, 1902; Reprinted by Dover, New York, 1960), p. 325.
  34. E. D. Soldatova, J. Molecular Liquids, 127(13): 603 (2006). Crossref
  35. R. B. Griffiths, Phys. Rev. A 2:1047 (1970). Crossref
  36. И. П. Базаров Термодинамика (Москва: Высшая школа: 2010).