Інтерметалід Al₃Sc: температурна залежність механічних властивостей та особливості деформації

Abstract

Завдяки позитивному впливу інтерметаліду Al₃Sc, який утворюється при легуванні скандієм сплавів алюмінію, на механічні властивості цих сплавів представляє значний інтерес вивчення механічної поведінки цього інтерметаліду в широкому температурному інтервалі. Інтерметалід Al₃Sc отримано за допомогою технології швидкого охолодження з рідкого стану у вигляді пласкої пластини товщиною 1,85 мм. Для дослідження структури і механічних властивостей було задіяно рентгенофазовий аналіз, оптичну мікроскопію, сучасні методи індентування в інтервалі температур -196...615 оС. Показано, що температурна залежність твердості Al₃Sc має немонотонний характер. В інтервалі температур 450—550 оС виявляється максимум, який можна розглядати як результат утворення “сидячих” конфігурацій дислокацій, що є типовим для ряду інтерметалідів. Виконаний термоактиваційний аналіз процесу пластичної деформації з визначенням енергії активації руху дислокацій, активаційного об‘єму та параметрів деформаційного зміцнення показав, що механізм деформації інтерметаліду Al₃Sc є дислокаційним подібно до кристалів зі значною ковалентною складовою в міжатомному зв‘язку.

Благодаря положительному влиянию интерметаллида Al₃Sc, который образуется при легировании скандием сплавов алюминия, на механические свойства этих сплавов представляет значительный интерес изучение механического поведения этого интерметаллида в широком температурном интервале. Интерметаллид Al₃Sc получен с использованием технологии быстрого охлаждения из жидкого состояния в виде плоской пластины толщиной 1,85 мм. Для исследования структуры и механических свойств были задействованы рентгенофазовый анализ, оптическая микроскопия, современные методы индентирования в интервале температур –196…615 оС. Показано, что температурная зависимость твердости Al₃Sc имеет немонотонный характер. В интервале температур 450—550 °С проявляется максимум, который можно рассматривать как результат образования “сидячих” конфигураций дислокаций, что является типичным для ряда интерметаллидов. Выполненный термоактивационный анализ процесса пластической деформации с определением энергии активации движения дислокаций, активационного объема и параметров деформационного упрочнения показал, что механизм деформации интерметаллида Al₃Sc является дислокационным, как и в кристаллах, со значительной ковалентной составляющей в межатомной связи.

The study of the mechanical behavior of intermetallic compound Al₃Sc in a wide temperature range is of considerable interest due to the positive influence of the intermetallic Al₃Sc (which is formed with alloying by scandium of aluminum alloys) on the mechanical properties of these alloys. Intermetallic Al₃Sc was obtained by the technology of rapid solidification from the liquid state as a plate with thickness of 1,85 mm. X-ray analysis, optical microscopy, modern methods of indentation in the temperature range 615÷196 °C were used to study of the structure and mechanical properties. It is shown that the temperature dependence of hardness of Al₃Sc is nonmonotonic. In the temperature range 450—550 °C it is shown a maximum, which can be viewed as the result of formation of sessile configurations of dislocation, which is typical for a number of intermetallic compounds. The termoactivation analysis of the plastic deformation with the determination of the activation energy of dislocation motion, the activation volume and strain hardening was performed. It is shown that the intermetallic compound Al₃Sc deformation mechanism is dislocation like in the crystals with a significant covalent component of interatomic bonding.