Первичная кристаллизация в аморфных сплавах на основе алюминия

Первичная кристаллизация в аморфных сплавах на основе алюминия

Резюме

Важной характеристикой новых маргинальных стеклообразующих сплавов, которые включают аморфные сплавы на основе алюминия, является развитие высокой плотности атомов нанокристаллов Al во время первоначальнойго расстекловывания. Наблюдаемые плотности нанокристаллов могут варьироваться от 10²¹ до 10²³ м³ и демонстрируют замечательную термическую стабильность, которая отражается в широком приделе разности темперанур 75 °С или выше между первичными и конечными реакциями кристаллизации. Исследования изотермической кристаллизации, основанные на распределении по размерам нанокристаллов и измерении теплового потока микрокалориметров в сплаве Al-8 ат.% Sm, подтверждают, что дисперсии нанокристаллов могут развиваться гетерогенным механизмом, который, по-видимому, связан с плотностью участка, оставшейся в результате закалки расплава. Эксперименты по отжигу при температурах, охватывающих стеклование, а также использование катализаторов зародышеобразования и обработки деформации, выявили новые аспекты кинетики кристаллизации и стратегии контроля плотности нанокристаллов во время эволюции микроструктуры.

1. Введение

Синтез металлического стекла путем быстрой закалки и других неравновесных процессов хорошо обоснован и привел к ряду коммерческих применений, связанных с магнитными характеристиками стекла на основе железа. Недавно было обнаружены новые составы аморфного сплава и новых видов витрификации привело к возобновлению внимания к металлическим стеклам с точки зрения фундаментального понимания и потенциальных функциональных и структурных применений. Одним из ключевых достижений является растущее число сплавов, включая системы сплавов на основе Al и Fe, которые могут быть приготовлены в виде стаканов путем быстрой жидкостной закалки. Замечательной характеристикой этих систем является то, что сплавы содержат> 85 ат.% основного компонента и не имеют глубокой эвтектики, которая является общим ориентиром для легкого образования стекла. Вместо этого оказывается, что многокомпонентная комбинация составляющих с большими атомными размерами (т. е.> 12%) [1] и отрицательная теплота смешения являются ключевыми факторами, способствующими образованию стекла. Для аморфных сплавов Al предпочтительным является образование стекла для многокомпонентных композиций, охватывающих типичные диапазоны Al (80-92 ат.%), Редкоземельные (RE) (3-20 ат.%) и компоненты переходного металла (TM) (1- 15 ат.%) [2], но ограниченное образование стекла найдено также в бинарных сплавах Al-RE, таких как система Al-Y между 8-12 ат.% Y или системой Al-Sm между 8-16 ат.%, Sm и сплавов Al с множественными добавками ТМ [2]. Более того, исходная реакция превращения при расстекловании для обогащенных Al составов (> 88 ат.% Al) в этом классе представляет собой первичную кристаллизацию основного компонента, которая дает микроструктуру, состоящую из нанокристаллов алюминия с диаметром от 7 до 20 нм с объемом фракции до 30%, диспергированные в аморфной матрице.