Випуски МФіНТ »  Том 43, випуск 5

Вплив високочастотної ударної обробки на механічні властивості та фрактографію поверхні розриву аморфної стрічки

М. О. Васильєв$^{1}$, В. М. Шиванюк$^{1}$, Б. М. Мордюк$^{1,2}$, І. В. Загорулько$^{1}$, С. М. Волошко$^{2}$

$^{1}$Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^{2}$Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», просп. Перемоги, 37, 03056 Київ, Україна

Отримано: 19.03.2021. Завантажити: PDF

Досліджено вплив високочастотної ударної обробки (ВЧУО) на механічні характеристики швидкозагартованої аморфної стрічки нового класу FINEMET, яка містить фосфор (Fe$_{81}$B$_7$Si$_1$P$_{10}$Cu$_1$). З метою виключення механохемічного окислення ВЧУО проводили за кімнатної температури у середовищі арґону. Отримано кількісні дані щодо зміни мікротвердості, межі міцності, подовження та модуля пружності при випробуванні стрічки на розрив. Встановлено ефекти впливу ВЧУО як на підвищення межі міцності руйнування, так і на зростання пластичності. За допомогою растрової електронної мікроскопії вивчено картини фрактографії поверхні руйнування. Картини фрактографії характеризуються наявністю областей крихкого руйнування, яке відображає процес ковзання, та в’язкого руйнування, яке призводить до формування сітки рік і вен, як для вихідного стану, так і після ВЧУО. Внаслідок обробки змінюється співвідношення площ указаних областей. Інтерпретація отриманих результатів виконана в рамках моделі гетерогенної природи пластичної деформації аморфних стрічок і синергетичного ефекту взаємодії смуг зсуву та вільного об’єму.

Ключові слова: аморфний стоп, мікротвердість, міцність, крихкість, смуги зсуву, фрактографія.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v43/i05/0655.html

PACS: 61.43.Dq, 62.20.mj, 62.20.mt, 62.20.Qp, 68.35.Dv, 81.40.Np

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. Y. Yoshizawa, S. Oguma, and K. Yamauchi, J. Appl. Phys., 64: 6044 (1988). Crossref
  2. T. Gheiratmand, and H. R. Madaah Hossein, J. Magn. Magn. Mater., 408: 177 (2016). Crossref
  3. В. В. Маслов, А. Г. Ильинский, В. К. Носенко, В. А. Машира, А. Л. Бельтюков, В. И. Ладьянов, А. И. Шишмарин, Физика и техника высоких давлений, 15: 105 (2005).
  4. А. П. Шпак, В. В. Маслов, В. К. Носенко, Наука та інновації, 1: 92 (2005).
  5. В. В. Маслов, В. К. Носенко, Л. Е. Тараненко, А. П. Бровко, ФММ, 91: 47 (2001).
  6. A. Carlos Pampillo, J. Mater. Sci., 10: 1194 (1975). Crossref
  7. А. М. Глезер, Б. В. Молотилов, Структура и механические свойства аморфных сплавов (Москва: Металлургия: 1992).
  8. В. П. Алехин, В. А. Хоник, Структура и физические закономерности деформации аморфных сплавов (Москва: Металлургия: 1992).
  9. М. А. Васильев, Г. И. Прокопенко, В. С. Филатова, Успехи физики металлов, № 5: 345 (2004). Crossref
  10. M. O. Vasylyev, V. K. Nosenko, I. V. Zagorulko, and S. M. Voloshko, Progress in Physics of Metals, 21, No. 3: 319 (2020). Crossref
  11. F. O. Mear, B. Doisneau, A. R. Yavari, and A. L. Greer, J. Alloys Compd., 483: 256 (2009). Crossref
  12. T. Ichitsubo, E. Matsubara, S. Kai, and M. Hirao, Acta Mater., 52: 423 (2004). Crossref
  13. Y. Petrusenko, A. Bakai, I. Neklyudov, I. Mikhailovskij, S. Bakai, P. K. Liaw, L. Huang, and T. Zhang, Metall Mater. Trans. A, 42: 1511 (2011). Crossref
  14. С. О. Бакай, М. Б. Лазарєва, К. С. Бакай, О. Й. Волчок, В. М. Горбатенкo, Вопросы атомн. науки и техники, 1(101): 70 (2016).
  15. А. М. Глезер, М. Р. Плотникова, А. В. Шалимова, С. В. Добаткин, Известия РАН. Серия физическая, 73, № 9:1302 (2009). Crossref
  16. Y. B. Wang, D. D. Qu, X. H. Wang, Y. Cao, X. Z. Liao, M. Kawasaki, S. P. Ringer, Z. W. Shan, T. G. Langdon, and J. Shen, Acta Mater., 60: 253 (2012). Crossref
  17. Yue Dong, Suya Liu, Johannes Biskupek, Qingping Cao, Xiaodong Wang, Jian-Zhong Jiang, Rainer Wunderlich, and Hans-Jörg Fecht, Materials, 12: 1611 (2019). Crossref
  18. Z. Q. Ren, A. A. Churakova, X. Wang, S. Goel, S. N. Liu, Z. S. You, Y. Liu, S. Lan, D. V. Gunderov, J. T. Wang, and R. Z. Valiev, Mater. Sci. Eng. A, 803: 140485 (2021). Crossref
  19. W. H. Jiang, F. E. Pinkerton, and M. Atzmon, Acta Mater., 53: 3469 (2005). Crossref
  20. H. Bei, S. Xie, and E. P. George, Phys. Rev. Lett., 96: 105503 (2006). Crossref
  21. W. H. Jiang, F. E. Pinkerton, and M. Atzmon, Acta Mater., 53: 3477 (2005). Crossref
  22. K. K. Song, Y. Zhang, S. Scudino, P. Gargarella, K. B. Surreddi, U. Kühn, and J. Eckert, Intermetallics, 19: 1394 (2011). Crossref
  23. A. Concustell, F. O. Mear, S. Surinach, M. D. Baro, and A. L. Greer, Phil. Mag. Lett., 89: 831 (2009). Crossref
  24. Л. Г. Коршунов, Н. Л. Черненко, ФММ, 106: 635 (2008). Crossref
  25. B. N. Mordyuk and G. I. Prokopenko, Mater. Sci. Eng. A, 437: 396 (2006). Crossref
  26. Г. І. Прокопенко, Б. М. Мордюк, М. О. Васильєв, С. М. Волошко, Фізичні основи ультразвукового ударного зміцнення металевих поверхонь (Київ: Наукова думка: 2017).
  27. Б. М. Мордюк, Г. І. Прокопенко, С. М. Волошко, С. О. Соловей, І. М. Клочков, Г. О. Линник, Т. А. Красовський, М. В. Високолян, Ультразвукова ударна обробка конструкцій і споруд транспортного машинобудування (Суми: Університетська книга: 2020).
  28. M. O. Vasiliev, V. O. Tin’kov, Yu. M. Petrov, S. M. Voloshko, G. G. Galstyan, V. T. Cherepin, and A. S. Khodakivskyy, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 35, No. 5: 667 (2013).
  29. C. Ma, H. Qin, Z. Ren, S. C. O’Keeffe, J. Stevick, G. L. Doll, Y. Dong, B. Winiarski, and C. Ye, J. Alloys Compd., 718: 246 (2017). Crossref
  30. N. I. Noskova, F. Vildanova, Yu. I. Filippov, and A. P. Potapov, phys. status solidi (a), 87: 549 (1985). Crossref
  31. S. Lesz, D. Szewieczek, and J. Tyrlik-Held, Archives Materials Sci. Eng., 29: 73 (2008).
  32. L. I. Xifeng, K. Zhang, and G. Wang, J. Mater. Sci. Technol., 24: 745 (2008). Crossref
  33. M. Huráková, K. Csach, J. Miškuf, A. Juríkov, V. Ocelík, and J. De Hosson, Mater. Sci, Forum Submitted, 891: 494 (2016). Crossref
  34. C. Minnert, M. Kuhnt, S. Bruns, A. Marshal, K. G. Pradeep, M. Marsilius, E. Bruder, and K. Durst, Materials and Design, 156: 252 (2018). Crossref
  35. E. Field, Contemp. Phys., 12: 1 (1971). Crossref
  36. C. A. Pampillo and A. C. Reimschuessel, J. Mater. Sci., 9: 718 (1974). Crossref
  37. J. Megusar, A. S. Argon, and N. J. Grant, Mater. Sci. Eng., 38: 63 (1979). Crossref
  38. J. Feinberg, S. Gross, M. Marder, and H. Swinney, Phys. Rev. Lett., 67: 457 (1991). Crossref
  39. Y. Watanabe, J. Mater. Res., 8: 2543 (1993). Crossref
  40. G. Wang, Y. T. Wang, Y. H. Liu, M. X. Pan, D. Q. Zhao, and W. H. Wanga, Appl. Phys. Lett., 89: 121909 (2006). Crossref
  41. D. T. A. Matthews, V. Ocelik, P. M. Bronsveld, and J. T. M. De Hosson, Acta Mater., 56 (8): 1762 (2008). Crossref
  42. G. Wang, D. Q. Zhao, H. Y. Bai, M. X. Pan, A. L. Xia, B. S. Han, X. K. Xi, Y. Wu, and W. H. Wang, Phys. Rev. Lett., 98: 235501 (2007). Crossref
  43. M. Antoni, F. Spieckermann, V. Soprunyuk, N. Chawake, B.Sarac, J. Zálešák, C. Polak, C. Gammer, R. Pippan, M. Zehetbauer, and J. Eckert, J. Magn. Magn. Mater., 525: 167679 (2021). Crossref
  44. Y. T. Wang, X. K. Xi, G. Wang, X. X. Xia, and W. H. Wanga, J. Appl. Phys., 106: 113528 (2009). Crossref
  45. А. Г. Ильинский, Г. М. Зелинская, В. В. Маслов, В. К. Носенко, Ю. В. Лепеева, Металлофизика, 26: 1501 (2004).
  46. В. В. Маслов, Д. Ю. Падерно, Аморфные металлические сплавы (Киев: Наукова думка: 1987).
  47. B. N. Mordyuk, and G. I. Prokopenko, J. Sound Vibration, 308: 855 (2007). Crossref
  48. Г. I. Прокопенко, М. О. Васильєв, Б. М. Мордюк та ін., Ультразвуковий пристрій для зміцнення та наноструктуризації поверхні металів: Патент України № 9175 (Опубл. 15.09.2005, Бюл. № 9).
  49. S. Argon and H. Kuo, Mater. Sci. Eng., 39: 101 (1979). Crossref
  50. M. H. Cohen and D. J. Turnbull, Chem. Phys., 31: 1164 (1959). Crossref
  51. D. E. Polk and D. Turnbull, Acta Metall., 20: 493 (1972). Crossref
  52. F. Spaepen, Acta Metall., 25: 407 (1977). Crossref
  53. S. Ramanathan, and D. S. Fisher, Phys. Rev. Lett., 79: 877 (1997). Crossref
  54. T. H. Zhang and X. Y. Liu, J. Am. Chem. Soc., 44: 13520 (2007). Crossref
  55. J. Lewandowski and A. L. Greer, Nature Materials, 5: 15 (2006). Crossref
  56. C. Schuh and T. C. Hufnagel, Acta Mater., 55: 4067 (2007). Crossref
  57. Yu. G. Chabak, and V. G. Efremenko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 34, No. 9: 1205 (2012).
  58. V. G. Efremenko, Yu. G. Chabak, K. Shimizu, A. G. Lekatou, V. I. Zurnadzhy, A. E. Karantzalis, H. Halfa, V. A. Mazur, and B. V. Efremenko, Materials and Design, 126: 278 (2017). Crossref
  59. A. Inoue, W. Zhang, T. Zhang, and K. Kurosaka, Acta Mater., 49: 2645 (2001). Crossref
  60. C. T. Liu, L. Heatherly, and J. A. Horton, Metall. Mater. Trans. A, 29: 1811 (1998). Crossref
  61. P. Lowhaphandu, L. A. Ludrosky, S. L. Montgomery, and J. J. Lewandowski, Intermetallics, 8: 487 (2000). Crossref
  62. A. L. Greer, Y. Q. Cheng, and E. Ma, Mater. Sci. Eng. R., 74: 71 (2013). Crossref
  63. D. T. A. Matthews, V. Ocelı´k, P. M. Bronsveld, and J. Th. M. De Hosson, Acta Mater., 56: 1762 (2008). Crossref

Ліцензія Creative Commons
Цю статтю ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
© 2000–2021 «Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України»