Вплив загартування з рідкого стану на фазовий склад і властивості евтектичного сплаву Be-Si
Анотація
Методом гарту з рідкого стану (splat-загартування) вперше виявлено утворення суміші метастабільних пересичених твердих розчинів заміщення в евтектичному сплаві Be-33at.% Si. Литі зразки отримують шляхом заливки розплаву в мідну форму. Високі швидкості охолодження під час рідинного загартування досягаються завдяки відомій техніці splat-охолодження, коли крапля розплаву розподіляється на внутрішній поверхні швидко обертового теплопровідного мідного циліндра. Максимальні швидкості охолодження оцінюються по товщині фольги. Використовувані в роботі швидкості охолодження розплаву (до 108 K/s) достатні для утворення аморфних фаз в деяких евтектичних сплавах з аналогічними фазовими діаграмами, але встановлено, що ці швидкості недостатні для отримання таких фаз в евтектичному сплаві Be-Si. Рентгеноструктурний аналіз проводиться на дифрактометрі у відфільтрованому випромінюванні кобальту Ka. Мікротвердість вимірюється на мікротвердоміри при навантаженні 50 Г. Електричні властивості, а саме температурні залежності відносного електричного опору, вивчаються традиційним 4-зондовим методом нагріву в вакуумі. Точність періоду кристалічної решітки сплаву з урахуванням екстраполяції кута відображення на 900 становить ± 3•10-4 нм. Виявлено, що навіть при надзвичайно високій швидкості гарту з розплаву замість утворення аморфної фази виявляється наявність двох пересичених твердих розчинів заміщення на основі Берилію і Кремнію. Продемонстровано, що різниця в атомних радіусах елементів істотно впливає на спотворення кристалічних решіток пересичених твердих розчинів, що формуються, і оцінена значна величина мікронапруг (напруг другого роду) в решітці Кремнію, яка пересичена Берилієм, що, природно, і обумовлює суттєве зростання величини мікротвердості, а саме: спостерігається збільшення мікротвердості у Be-Si сплаві в умовах застосованого методу загартування з рідкого стану більш, ніж в 1,7 рази в порівнянні з литим евтектичним сплавом і більш ніж в 6 разів вище в порівнянні з евтектоїдним литим сплавом Залізо-Вуглець. Отримана політерма електроопору сплаву в умовах безперервного нагріву його в вакуумі підтверджує метастабільний характер сформованих нових фаз при загартуванні з рідкого стану.
Завантаження
Посилання
V.F. Bashev, O.I. Kushnerov, E.V. Il’chenko, S.I. Ryabtsev, N.A. Kutseva, and A.A. Kostina, Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, 40(9), 1231-1245 (2018), https://doi.org/10.15407/mfint.40.09.1231.
S. Ryabtsev, P. Gusevik, V. Bashev, and F. Dotsenko, J. Mater. Sci. Eng. A2(9), 648-653 (2012).
F.F. Dotsenko, V.F. Bashev, S.I. Ryabtsev, and A.S. Korchak, Phys. Met. Metallogr. 110(3), 223-228 (2010). (in Russian), https://doi.org/10.1134/S0031918X1009005X.
S.I. Ryabtsev, V.F. Bashev, A.I. Belkin, and A.S. Ryabtsev, The Physics of Metals and Metallography, 102(3), 305-308 (2006).
Z.A. Matysina, D.V.Schur, S.N.Antropov, and S.Yu. Zaginaichenko, Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, 29(7), 909-936 (2007).
F.E. Wang, Bonding Theory for Metals and Alloys, 2nd Ed. (Elsevier, 2018), p. 230.
V.F. Bashev, and O.I. Kushnerev, The Physics of Metals and Metallography, 115(7), 692-696 (2014), https://doi.org/10.1134/S0031918X14040024.
V.F. Bashev, and O.I. Kushnerev, The Physics of Metals and Metallography, 118(1), 39-47 (2017), https://doi.org/10.1134/S0031918X16100033.
E.S. Skorbyaschensky, V.F. Bashev, A.N. Polishko, and S.N. Antropov, Journal of Physics and Electronics, 27(2), 51-54 (2019)
A.E. Vol, Строение и свойства двойных металлических систем. Т.1: Физико-химические свойства элементов системы азота, актиния, алюминия, америция, бария, бериллия, бора Т.1 [Structure and properties of binary metal systems. Vol.1: Physico-chemical properties of elements of the system of nitrogen, actinium, aluminum, americium, barium, beryllium, boron Vol.1 (Fiz.-Mat. Lit., Moscow, 1959), Vol. 1, p.755. (in Russian).
T.B. Massalskii, Binary Alloy Phase Diagrams, (ASM International, Materials Park, Ohio, USA, 1990).
M. Khansen, K. Anderko, Структуры двойных сплавов [Structures of double alloys], (Publishinghouse NTL, Moscow, 1962). (in Russian).
I.S.Miroshnichenko,Закалка изжидкого состояния[QuenchingFromTheLiquidState],(Metallurgy,Moscow,1982).(in Russian)
V.K. Nosenko, A.Yu. Rudenko, T.N. Moiseeva, V.V. Maksimov, M.S. Nizameev, A.I. Limanovskiy, A.M. Semirga, and V.I. Tkatch, Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, 37(12), 1681 (2015).
G.V. Samsonov, Свойства элементов.Ч.1 [Properties of the elements. Ch.1], (Metallurgy, Moscow, 1976), Ch.1. p. 599.
S.S. Gorelik, Yu.A. Skakov, and L.N. Rastorguev, Рентгенографический и электронно-оптический анализ [X-ray and electron-optical analysis], (Moscow, MISIS, 2002). (in Russian).
Авторське право (c) 2020 В.Ф. Башев, С.І. Рябцев, О.І. Кушнерьов, Н.А. Куцева, С.М. Антропов
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
