ПОЛУЧЕНИЕ НАНОСТРУКТУРНЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ АМОРФНЫХ СПЛАВОВ
DOI:
https://doi.org/10.20535/2519-450x.6.2015.63386Анотація
Исследованы процессы перехода сплава Zr62,5Cu19Ni9Al7Nb2,5 из аморфного состояния в наноструктурное и кристаллическое. Определены параметры процесса кристаллизации сплава: температура стеклования (Tg), температура кристаллизации (Tx), энергия активации кристаллизации (Ea). Изучено влияние на кристаллизацию сплава предварительной термообработки. Путем термической обработки указанного аморфного сплава получены наноструктурные материалы.
В аморфном состоянии сплав был получен методом спиннингования в виде ленты шириной 6 мм и толщиной 55 мкм. Низкотемпературную (продолжительную) термическую обработку ленты из аморфного сплава выполняли в среде очищенного аргона. Образцы нагревались до заданной температуры со скоростью 20 град/мин, подвергались изотермической выдержке требуемой продолжительности и охлаждались также со скоростью 20 град/мин. Высокотемпературную (кратковременную) термообработку выполняли в расплавах металлов (свинец, олово). Образцы заворачивались в алюминиевую фольгу толщиной 0,05 мм, погружались в нагретый до требуемой температуры расплав и выдерживались в течение одной минуты. Затем образцы вынимали и погружали в воду при комнатной температуре.
Исследованы структура и механические характеристики полученных материалов. Установлено, что структура полученных наноматериалов представляет собой аморфную матрицу с включениями интерметаллидов размером порядка 10 нм, их прочность на 30-40% выше, чем у исходного аморфного сплава.
Теплофизические свойства образцов исследовали методами дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) на приборе STA 449F1 немецкой фирмы NETZSCH и методом динамического термомеханического анализа (ДМА) на приборе DMA 242C той же фирмы. Температуру и теплоту кристаллизации из аморфного состояния определяли методом ДСК.
Энергию активации кристаллизации сплавов рассчитывали по методу Киссинджера, для чего образцы сплавов при ДСК-исследовании нагревали со скоростью 1, 2, 5, 10 и 20 град/мин.
Контроль структуры сплавов выполняли рентгеноструктурным методом на дифрактометре ДРОН-3М в монохроматическом Kα—Fe-излучении. Исследование структуры образцов выполняли на сканирующем электронном микроскопе (СЭМ) ZEISS EVO 50XVP и электронном микроскопе на просвет (ПЭМ) JEM-100CX.
Предел прочности (σв) сплавов рассчитывали по результатам измерения микротвердости. Для определения микротвердости образцов использовали микротвердомер ПМТ-3 при нагрузке на индентор 100 г. Модуль упругости сплавов определялся методом ДМА.
Исследование аморфного сплава Zr62,5Cu19Ni9Al7Nb2,5 позволило выявить две перспективные температурные области его термической обработки с целью получения наноструктурных материалов. Для обработки с целью повышения прочности на 250—300 МПа и сохранения максимального модуля упругости требуется продолжительная изотермическая выдержка, оптимальной является температура 380°С. Кратковременная обработка в интервале температур Tx1—Tx2, т.е. между пиками кристаллизации на кривой ДСК ≈ 450°С обеспечивает повышение прочности на 500 МПа, но модуль упругости при этом несколько уменьшается. Полученные результаты показывают возможность получения наноматериалов с высокими механическими характеристиками путем термообработки аморфного сплава Zr62,5Cu19Ni9Al7Nb2,5.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2016 Нові матеріали і технології в машинобудуванні
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Етика автора:
- Автор (або колектив авторів) несе (чи) відповідальність за новизну і достовірність результатів наукового дослідження. Автори статті повинні надавати достовірні результати проведених досліджень. Завідомо неправдиві або сфальсифіковані затвердження неприйнятні.
- Автори повинні гарантувати, що результати дослідження, викладені в поданій рукописи, повністю оригінальні.
- Запозичені фрагменти або твердження повинні бути оформлені з обов'язковим зазначенням автора та першоджерела.
- Неетичні і неприйнятні надмірні запозичення, а також плагіат в будь-яких формах, включаючи неоформлені цитати, перефразування або привласнення прав на результати чужих досліджень.
- Необхідно визнавати внесок всіх осіб, так чи інакше вплинули на хід дослідження, зокрема, в статті повинні бути представлені посилання на роботи, які мали значення при проведенні дослідження.
- Співавторами статті повинні бути вказані всі особи, які внесли істотний внесок у проведення дослідження.
- Автори не повинні надавати в журнал рукопис, яка була відправлена в інший журнал і знаходиться на розгляді, а також статтю, вже опубліковану в іншому виданні.
Етика редакції:
- Редакція несе відповідальність за оприлюднення авторських творів. При прийнятті рішення про публікацію редактор журналу керується достовірністю представлення даних і наукової значимістю даної роботи.
- Редактор повинен оцінювати інтелектуальний зміст рукописів. Виходячи з принципів конфіденційності неопубліковані дані, отримані з представлених до розгляду рукописів, не повинні використовуватися для особистих цілей або передаватися третім особам без письмової згоди автора.
- Редактор не повинен допускати до опублікування інформацію, якщо є достатньо підстав вважати, що вона є плагіатом.
Етика публікацій:
Журнал є виданням відкритого доступу. Всі статті вільні для перегляду, читання, завантаження та друку.
Матеріали приймаються українською, російською або англійською мовами і відповідно публікуються мовою оригіналу.
