РАСЧЕТ РОСТА КРИСТАЛЛОВ В АМОРФНОМ СПЛАВЕ 5БДСР ПРИ ТЕРМООБРАБОТКЕ
Аннотация
Представлены результаты расчета роста кристаллов в аморфном сплаве 5БДСР (Fe73,5Cu1Nb3Si13,5B9) при термообработке с учетом тепловых и диффузионных процессов, протекающих в аморфном сплаве и растущем кристалле. Учтены тепловые и химические процессы на границе «кристалл – аморфная фаза».
Рассмотрена кристаллизация многокомпонентного металлического раствора на примере роста отдельной частицы. На начальной стадии каждый кристалл растет в окружении некристаллической фазы. Форма растущего зародыша принята сферической. Выбрана сферическая система координат с началом в центре растущей частицы. Вся система также принята сферической. Начальное распределение параметров состояния системы (концентраций компонентов, скоростей, температуры и других величин) обладает сферической симметрией. В любой момент времени распределение всех характеризующих систему величин также обладает сферической симметрией. В системе выделено три области: некристаллическая фаза, растущая частица (кристаллическая фаза) и отдельно – поверхность раздела этих фаз.
Расчет роста кристалла проведен в интервале температур 450–700 °С и часовой выдержке. Интенсивный рост начинается через 0,6 с после начала выдержки. В течение часа диаметр кристалла увеличивается до 7,0 нм при температуре 450 °С и до 20 нм при 630 °С. В процессе роста происходит снижение концентрации Fe перед фронтом роста кристалла до 0,15 % в течение 60 мин. При этом концентрация Nb наоборот повышается до 90 %. Содержание остальных компонентов практически не изменяется. Резкое уменьшение концентрации Fe в аморфной фазе при неизменной концентрации Si приводит к снижению содержания Fe в кристаллической фазе.
Проведено сравнение результатов расчета с экспериментальными данными.
Ключевые слова
Полный текст:
PDFЛитература
Kekalo I.B. Nanokristallicheckue magnitnomyagkiye materialy [Nanocrystalline Magnetic Materials]. Moscow, MISIS Publ., 2000. 227 p.
Sudzuki K., Fudzimori Kh., Khasimoto K. Amorfnyye metally [Amorphous Metals]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1987. 328 p.
Roshchin V.E., Roshchin A.V. Osnovy proizvodstva nanokristallicheskikh i amorfnykh metallov [Basics of Production of Nanocrystalline and Amorphous Metals]. Chelyabinsk, South Ural St. Univ. Publ., 2009. 168 p.
Noskova N.I., SHulika V.V., Lavrent’yev A.G., Potapov A.P., Korzunin G.S. [Structural Features and Magnetic Properties of Amorphous Alloys Based on Iron and Cobalt, Depending on the Conditions of Nanocrystallization]. Journal of Technical Physics, 2005, vol. 75, no. 10, pp. 61–65. (in Russ.)
Filatov M.R., Anikin Yu.A., Levin Yu.B. Teoreticheskiye osnovy proizvodstva amorfnykh i nanokristallicheskikh splavov metodom sverkhbystroy zakalki [Theoretical Basis for the Production of Amorphous and Nanocrystalline Alloys by the Method of Ultrafast Quenching]. Moscow, MISIS Publ., 2006. 328 p.
Ohnuma M., Hono K., Linderoth S., Pedersen J.S., Yoshizawa Y., Onodera H. Small-Angle Neutron Scattering and Differential Scanning Calorimetry Studies on the Copper Clustering Stage of Fe–Si–B–Nb–Cu Nanocrystalline Alloys. Acta materialia, 2000, vol. 48, pp. 4783–4790. DOI: 10.1016/S1359-6454(00)00277-9
Goykhenberg Yu.N., Gamov P.A., Dudorov M.V., Roshchin V.E. The Structure of 5BDSR Amorphized Alloy Used to Make the Nanocrystalline Tape. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Metallurgy, 2012, no. 39, pp. 128–133. (in Russ.)
Nazipov R.A., Mitin A.V., Zyuzin N.A. [Nanocrystallization Processes in Amorphous Alloys of the System Fe–Cu–Nb–Si–B]. Scientific Notes of the Kazan State University, 2005, vol. 147, pp. 80–96. (in Russ.)
Herzer G. NanocrystaIIine Soft Magnetic Materials. Physica Scripta, 1993, vol. 49, pp. 307–314.
Gamov P.A., Drozin A.D., Dudorov M.V., Roshchin V.E. Model for Nanocrystal Growth in an Amorphous Alloy. Russian Metallurgy (Metally), 2012, no. 11, pp. 1002–1005. DOI: 10.1134/S0036029512110055
Dudorov M.V., Drozin A.D., Roshchin V.E., Gamov P.A., Menikhes L.D. Mathematical Description of Crystallization by the Method of Virtual Volumes. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Mathematics. Mechanics. Physics, 2012, no. 11 (270), pp. 78–88. (in Russ.)
Drozin A.D., Dudorov M.V., Roshchin V.E., Gamov P.A., Menikhes L.D. Mathematical Model of the Formation of Crystalline Nuclei in a Supercooled Eutectic Alloy Melt. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Mathematics. Mechanics. Physics, 2012, no. 11 (270), pp. 66–77.
Gamov P.A. et al. Programma rascheta sovmestnogo rosta kristallov pri nanokristallizatsii amorfnogo splava [The Program for Calculating the Joint Crystal Growth in the Nanocrystallization of an Amorphous Alloy]. Patent RF, no. 2014614786, 2014.
Gamov P.A. et al. Programma rascheta rosta kristalla pri nanokristallizatsii amorfnogo splava [The Program for Calculating Crystal Growth during Nanocrystallization of an Amorphous Alloy]. Patent RF, no. 2014614642, 2014.
Ohnuma M., Hono K., Linderoth S., Pedersen J.S., Yoshizawa Y., Onodera H. Small-Angle Neutron Scattering and Differential Scanning Calorimetry Studies on the Copper Clustering Stage of Fe–Si–B–Nb–Cu Nanocrystalline Alloys. Acta Materialia, 2000, vol. 48, no. 20, pp. 4783–4790.
DOI: http://dx.doi.org/10.14529/met180407
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.
