ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ КРУЧЕНИЕМ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И МИКРОСТРУКТУРУ АМОРФНЫХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Zr-Cu-Al-Fe Текст научной статьи по специальности «Физика»

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ КРУЧЕНИЕМ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И МИКРОСТРУКТУРУ АМОРФНЫХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Zr-Cu-Al-Fe

Пархоменко М.С.1, Базлов А.И.1, Гундеров Д.В.2

1 Университет науки и технологий МИСИС, Москва, Россия 2Институт физики молекул и кристаллов УФИЦ РАН, Уфа, Россия, E-mail: [email protected]

Металлические стекла (МС) - достаточно новый класс металлических материалов, обладающий широким набором положительных свойств: высокие прочность, твердость, коррозионная стойкость, низкие потери при намагничивании/размагничивании, однако, МС демонстрируют почти полное отсутствие пластичности, связанное с механизмом деформации МС, что приводит к их хрупкому разрушению. Этот факт, а также, размерный фактор получения МС затрудняет использование МС в качестве конструкционных и функциональных материалов. Известно, что эффективным способом улучшения технологических свойств является пластическая деформация МС, формирующая композитную структуру "аморфная матрица - области химической неоднородности" [1].

В данной работе исследовались сплавы составов: Zr42.5Cu42.5Al10Fe5; Zr62.5Cu22.5Al10Fe5, полученные в виде аморфной ленты толщиной около 30 мк, деформированные впоследствии по различным режимам интенсивной пластической деформацией кручением (ИПДК) в камере Бриджмена. Ленты были деформированы методом аккумулирующей ИПДК (АККИПДК) [3]. ИПДК повышает микротвердость исследуемых сплавов, сплав Zr42.5Cu42.5Al10Fe5 демонстрирует повышение уже после 0.5 об. наковальни с 555±14 до 616±24 HV; сплав Zr62.5Cu22.5Al10Fe5 показывает изменение микротвердости только после 0.5+2 об. с 436±12 до 484±12. Дальнейшее увеличение количества оборотов заметного изменения микротвердости не вызывают. АККИПДК не оказывает значительного изменения микротвердости на сплав Zr42.5Cu42.5Al10Fe5, однако, применение данной процедуры к сплаву Zr62.5Cu22.5Al10Fe5 снижает микротвердость с 436±12 до 360±6. ИПДК изменяет структуру аморфных сплавов системы Zr-Cu-Al-Fe. Уже после 0.5 об. в сплаве Zr42.5Cu42.5Al10Fe5 наблюдаются области химической неоднородности, имеющие в своем центре наноразмерные кристаллические частицы. С увеличением числа оборотов наковальни в остаточной аморфной матрице наблюдается образование нанокристаллов, не превышающих размером 5-10 нм. Структура сплава Zr62.5Cu22.5Al10Fe5 после ИПДК демонстрирует радикальные изменения - изменения в ней наблюдаются уже после 0.5 оборотов. Наблюдается разделение исходной однородной матрицы на две аморфные фазы. После 0.5+2 об. наковальни наблюдается образование упорядоченных областей с кристаллической структурой, они распределены однородно по всему объему материала, а их размер не превышает 2 нм. После 0.5+5 об. нанокристаллы укрупняются до 10 нм и образуют четкие области хим. неоднородности. После АККИПДК сплава Zr42.5Cu42.5Al10Fe5 в микроструктуре наблюдается образование нанокристаллов размером до 10 нм., а по всему объёму материала наблюдаются кристаллические упорядоченные области размером 2-4 нм. ^лав Zr62.5Cu22.5Al10Fe5 после АККИПДК не показывает наличия нанокристаллов в структуре.

Список литературы:

[1] S. Chen, J. Tu, J. Wu, Q. Hu, S. Xie, J. Zou, X. Zeng, Phase separation and significant plastic strain in a Zr-Cu-Ni-Al-Fe bulk metallic glass, Mater. Sci. Eng. A. 656 (2016) 84-89. https://doi.org/10.1016/j.msea.2016.01.032.

[2] D. V. Gunderov, A.A. Churakova, V. V. Astanin, R.N. Asfandiyarov, H. Hahn, R.Z. Valiev, Accumulative HPT of Zr-based bulk metallic glasses, Mater. Lett. 261 (2020) 127000. https://doi.org/10.1016/J.MATLET.2019.127000.