МОДЕЛЮВАННЯ МЕХАНІЗМУ СТРУКТУРОУТВОРЕННЯ ПРИ НЕРІВНОВАЖНОМУ ОХОЛОДЖЕННІ
DOI:
https://doi.org/10.31319/2519-8106.1(50)2024.305573Ключові слова:
аморфний і рентгеноаморфний стани, переохолодження, термічна стійкість, швидкість охолодженняАнотація
Сучасні функціональні нано- і мікрокристалічні матеріали отримують в умовах нерівноважної кристалізації зі швидкістю охолодження від 105 (splat — cooling) до 1012 K/с (гартування з пароподібного стану). Нерівноважна кристалізація призводить до формування низки метастабільних станів: сильно пересичених твердих розчинів проміжних фаз, аморфних і нанокристалічних структур. Природно, що за цих умов нерівноважного охолодження у структурному і фазовому складі відбуваються суттєві зміни, які обумовлюють надалі фізичні властивості зразків. Перш за все це стосується початкових стадій кристалізації, що супроводжується утворенням і густиною первинних зародків, які надалі формують остаточну структуру зразків. Тому визначення долі закристалізованого об'єму для різних швидкостей охолодження є актуальною науково-технічною задачею. Метою статті є дослідження впливу нерівноважних швидкостей кристалізації на визначення величини закристалізованого об'єму. У роботі із застосуванням теплофізичних параметрів кристалізації показано, що об'єм закристалізованої речовини змінюється як через нові кристали, так і через приріст об'єму “старих” кристалів. За отриманими розрахунками встановлено 3 типи кривих охолодження. Запропонована модель дозволяє відрізняти речовини, які при великих швидкостях охолодження кристалізуються в аморфному та рентгеноаморфному станах, а також особливості їх подальшої кристалізації. Показано, що у сплавах і чистих металах процес загартування проходить як за різними типами нерівноважної кристалізації, так і за різним процесом формуванням густини первинних зародків. Надалі доцільно дослідити вплив розмірів малих зразків на температуру плавлення та особливості їх швидкої кристалізації.
Посилання
Jones, H. (2001). Splat cooling and metastable phases. Reports on Progress in Physics, 36, 1425-1497.
Ilinski, A. G., Maslov, V. V., Nosenko, V. K., Brovko, A. P. (2000). On determination of vo-lume fraction of crystalline phase in partially crystallized amorphous and nanocrystallized materials. Journal of Materials Science, 35, 4495-4500.
Gloriant, T., Gich, M., Suriñach, S., Baró, M. D., Greer, A. L. (2000). Evaluation of the volume fraction of Al-based amorphous alloys. Journal of Metastable and Nanocrystalline Materials, 8, 365-370.
Gravier, S., Donnadieu, P., Lay, S., Doisneau, B., Bley, F., Salvo, L., Bandin, J. J. (2010). Evaluation of the crystal volume fraction in a partially nanocrystallized bulk metallic glass. Journal of Alloys and Compounds, 504, 5226-5229.
Ashby, M. F., Greer, A. L. (2006). Metallic glasses as structural materials. Scripta Materialia, 54, 321-326.
Inoue, A. (2000). Stabilization of metallic supercooled liquid and bulk amorphous alloys. Acta Metallurgica, 48, 279-306.
Lu, Z. P., Liu, C. T. (2002). A new glass-forming ability criterion for bulk metallic glasses. Acta Metallurgica, 50, 3501-3512.
Mudry, S., Kulyk, Yu., Zhovneruk, S. (2014). Nanocrystallization in Fe75Mn2.5Mo2.3B14 amorphous alloy. Journal of Alloys and Compounds, 586, 126-129.
Lysenko, A.B., Kalinina, T.V., Gubarev, S.V., Zagorulko, I.V., Vishnevskaya, Y.V. (2021) Structure and strength properties of Al-Cr alloys obtained by quenching from a liquid state and laser surface reflow. Lecture Notes in Networks and Systems, 233, 186-196.
Lysenko, A.B., Kalinina, T.V., Zagorulko, I.V., Dašić, P., Popil, O.I. (2023) Simulation of the Structure and formation kinetics of a metastable modification of cerium upon quenching from a liquid state. Lecture Notes in Networks and Systems, 687, 112-122.
Jones H. Splat cooling and metastable phases. Reports on Progress in Physics. 2001. Vol. 36. P. 1425-1497.
Ilinski A.G., Maslov V.V., Nosenko V.K., Brovko A.P. On determination of volume fraction of crystalline phase in partially crystallized amorphous and nanocrystallized materials. Journal of Materials Science. 2000. Vol. 35. P. 4495-4500.
Gloriant T., Gich M., Suriñach S., Baró M.D., Greer A.L. Evaluation of the volume fraction of Al-based amorphous alloys. Journal of Metastable and Nanocrystalline Materials. 2000. Vol. 8. P. 365-370.
Gravier S., Donnadieu P., Lay S., Doisneau B., Bley F., Salvo L., Bandin J.J. Evaluation of the crystal volume fraction in a partially nanocrystallized bulk metallic glass. Journal of Alloys and Compounds. 2010. Vol. 504. P. 5226-5229.
Ashby M. F., Greer A. L. Metallic glasses as structural materials. Scripta Materialia. 2006. Vol. 54. P. 321-326.
Inoue A. Stabilization of metallic supercooled liquid and bulk amorphous alloys. Acta Metallurgica. 2000. Vol. 48. P. 279-306.
Lu Z.P., Liu C.T. A new glass-forming ability criterion for bulk metallic glasses. Acta Metallurgica. 2002. Vol. 50. P. 3501-3512.
Mudry S., Kulyk Yu., Zhovneruk S. Nanocrystallization in Fe75Mn2.5Mo2.3B14 amorphous alloy. Journal of Alloys and Compounds. 2014.Vol. 586. P. 126-129.
Lysenko A.B., Kalinina T.V., Gubarev S.V., Zagorulko I.V., Vishnevskaya Y.V. Structure and strength properties of Al-Cr alloys obtained by quenching from a liquid state and laser surface reflow. Lecture Notes in Networks and Systems. 2021. Vol. 233, P. 186–196.
Lysenko A.B., Kalinina T.V., Zagorulko I.V., Dašić P., Popil O.I. Simulation of the Structure and formation kinetics of a metastable modification of cerium upon quenching from a liquid state. Lecture Notes in Networks and Systems. 2023. Vol. 687, P. 112–122.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
a. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
b. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
c. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
