Влияние температуры расплава на структуру, термическую устойчивость и микротвердость аморфного сплава Al₈₇Ni₈La₅

Abstract

Методами рентгенографии, дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) и измерения микротвердости изучены структура и термическая устойчивость аморфного сплава Al₈₇Ni₈La₅, полученного спиннингованием после нагрева расплава перед закалкой до различных температур Т⁺ выше температуры ликвидус TL. По мере увеличения Т⁺ возрастают приведенная температура начала Тх1/ТL и энергия активации 1-й стадии кристаллизации (образование нанокристаллов Al), уменьшаются средние размеры областей ближнего порядка и проявляется тенденция к увеличению микротвердости аморфных образцов. Наблюдаемые эффекты рассматриваются с учетом результатов моделирования изменений в их атомном строении с повышением Т⁺, которые состоят в перераспределении атомов компонентов сплава между микронеоднородностями (нанокластерами) различного типа с тенденцией к увеличению доли нанокластеров интерметаллидного типа с композиционным и топологическим ближним порядком по типу фаз Al₁₁La₃ и Al₃Ni.

Методами рентгенографії, диференціальної скануючої калориметрії (ДСК) і вимірів мікротвердості вивчено структуру і термічну стійкість аморфного сплаву Al₈₇Ni₈La₅, отриманого спинінгуванням після нагріву розплаву перед загартуванням до різних температур Т⁺ вище за температуру ліквідус ТL. У міру збільшення Т⁺ зростають приведена температура Тх1/ТL початку і енергія активації 1-ї стадії кристалізації (утворення нанокристалів Al), зменшуються середні розміри областей ближнього порядку і виявляється тенденція до збільшення мікротвердості аморфних зразків. Ефекти, що спостерігаються, розглядаються з урахуванням результатів моделювання змін в їх атомній будові із збільшенням Т⁺, які полягають в перерозподілі атомів компонентів сплаву між мікронеоднорідностями (нанокластерами) різного типу з тенденцією до збільшення долі нанокластерів інтерметалідного типу з композиційним і топологічним ближнім впорядкуванням за типом фаз Al₁₁La₃ та Al₃Ni.

Structure, thermal stability and mechanical properties of Al₈₇Ni₈La₅ amorphous alloy obtained by melt-spinning after preheating the melt up to different temperatures Т⁺ above liquidus ТL have been investigated by X-ray diffraction, differential scanning calorimetry (DSC) and measurements of microhardness. The reduced onset crystallization temperature Тх1/ТL, the activation energy of the first crystallization stage (formation of Al nanocrystals) as well as the microhardness increase, while the average sizes of the short-range order areas decrease with increase of Т⁺. The observed effects have been considered accounting the results of modeling changes in the atomic structure with Т⁺, which consist in redistribution of atoms between the microheterogeneities (nanoclusters) of different types with tendency to increasing of the fraction of nanoclusters with compositional and topological short-range order corresponding to that in the Al₁₁La₃ and Al₃Ni intermetallic phases.