Влияние скорости охлаждения расплава на микроструктуру и термические свойства сплава Al – Gе

  • Ольга Вадимовна Гусакова Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова Белорусского государственного университета, ул. Долгобродская, 23/1, 220070, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0002-9796-4476
  • Юлия Михайловна Шулья Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова Белорусского государственного университета, ул. Долгобродская, 23/1, 220070, г. Минск, Беларусь
  • Анна Николаевна Скибинская Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова Белорусского государственного университета, ул. Долгобродская, 23/1, 220070, г. Минск, Беларусь
  • Владимир Евгеньевич Анкудинов Институт физики высоких давлений им. Л. Ф. Верещагина Российской академии наук, Калужское шоссе, 14, 142190, г. Москва (Троицк), Россия
DOI: https://doi.org/10.33581/2520-2243-2020-2-70-77

Аннотация

В работе приводятся результаты сравнения микроструктуры сплавов системы Al – Ge эвтектического и околоэвтектического составов, синтезированных при скоростях охлаждения расплава 102 и 105 К/с соответственно. С использованием сканирующей электронной микроскопии показано, что при скорости охлаждения 102 К/с кристаллизация начинается с роста зерен избыточного компонента и завершается эвтектической реакцией. Микроструктура массивных образцов характеризуется крупными включениями фаз алюминия и германия и неоднородностью состава по сечению образца. Измельчение частиц фаз сплавов системы Al – Ge эвтектического и околоэвтектического составов достигается с помощью высокоскоростного затвердевания. Показано, что увеличение скорости охлаждения расплава вызывает измельчение частиц фаз на 2–3 порядка. Также выявлена слоистость микроструктуры поперечного сечения быстрозатвердевшей фольги и предложен механизм ее формирования, учитывающий изменения условий затвердевания по толщине. Методом дифференциальной сканирующей калориметрии показано, что увеличение скорости охлаждения расплава обеспечивает сужение температурного интервала и рост скорости плавления.

Биографии авторов

Ольга Вадимовна Гусакова, Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова Белорусского государственного университета, ул. Долгобродская, 23/1, 220070, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук, доцент; доцент кафедры ядерной и радиационной безопасности факультета мониторинга окружающей среды

Юлия Михайловна Шулья, Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова Белорусского государственного университета, ул. Долгобродская, 23/1, 220070, г. Минск, Беларусь

старший преподаватель кафедры энергоэффективных технологий факультета мониторинга окружающей среды

Анна Николаевна Скибинская, Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова Белорусского государственного университета, ул. Долгобродская, 23/1, 220070, г. Минск, Беларусь

старший преподаватель кафедры ядерной и радиационной безопасности факультета мониторинга окружающей среды

Владимир Евгеньевич Анкудинов, Институт физики высоких давлений им. Л. Ф. Верещагина Российской академии наук, Калужское шоссе, 14, 142190, г. Москва (Троицк), Россия

кандидат физико-математических наук; научный сотрудник теоретического отдела

Литература

  1. Gurin VN, Nikanorov SP, Volkov MP, Derkachenko LI, Popova TB, Korkin IV, et al. [Crystallization in the Al – Si, Al – Ge, and Al – Si – Ge systems at centrifugation]. Zhurnal tekhnicheskoi fiziki. 2005;75(3):56–62. Russian.
  2. Derkachenko LI, Korchunov BN, Nikanorov SP, Osipov VN, Shpeizman VV. [Structure, microhardness, and strength of a directionally crystallized Al – Ge]. Fizika tverdogo tela. 2014;56(3):512–515. Russian.
  3. Volkov MP, Gurin VN, Nikanorov SP, Burenkov YuA, Derkachenko LI, Kardashev BK, et al. [Structure and mechanical properties of Al – Si (Ge) alloys upon melt centrifugation and quenching]. Fizika tverdogo tela. 2005;47(5):886–892. Russian.
  4. Egorova LM, Korchunov BN, Osipov VN, Bershtein VA, Nikanorov SP. [Kinetics of the precipitation of germanium in binary aluminum-germanium alloys produced by directed crystallization]. Fizika tverdogo tela. 2015;57(2):219–223. Russian.
  5. Yan N, Geng DL, Hong ZY, Wei B. Ultrasonic levitation processing and rapid eutectic solidification of liquid Al – Ge alloys. Journal of Alloys and Compounds. 2014;607:258–263. DOI: 10.1016/j.jallcom.2014.04.006.
  6. Tashlykova-Bushkevich II, Shepelevich VG, Gutko ES. [Metastable phases in rapidly solidified lightly alloyed system alloys Al – Ge]. Fizika i khimiya obrabotki materialov. 2002;3:79–85. Russian.
  7. Goldstein J, Jakovitsa H, editors. Practical scanning electron microscopy. Boston: Springer; 1975. 572 p. DOI: 10.1007/9781-4613-4422-3. Russian edition: Goldstein J, Jakovitsa H, editors. Prakticheskaya rastrovaya elektronnaya mikroskopiya. Moscow: Mir; 1978. 656 p.
  8. Shepelevich VG, Gusakova OV, Alexandrov DV, Starodumov IO. Phase composition of hypereutectic silumin at rapid solidification. Journal of the Belarusian State University. Physics. 2019;2:96–104. Russian. DOI: 10.33581/2520-2243-2019-2-96-104.
  9. Gusakova ОV, Shepelevich VG. [Structure and properties of rapidly solidified films of Sn – Zn – Bi system]. Perspektivnye materialy. 2010;2:74–80. Russian.
  10. Gusakova O, Shepelevich V, Scherbachenkо L. Effect of melt cooling rate on microstructure of Sn – Bi and Sn – Pb eutectic alloys. Advanced Materials Research. 2014;856:236–240. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.856.236.
  11. Herlach D, Galenko P, Holland-Moritz D. Metastable solids from undercooled melts. Amsterdam: Elsevier; 2007. DOI: 10.4028/ www.scientific.net/MSF.539-543.1977.
Опубликован
2020-06-07
Ключевые слова: алюминий, германий, высокоскоростное затвердевание, микроструктура
Поддерживающие организации Работа выполнена в рамках проекта № Ф18Р-105 Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований.
Как цитировать
Гусакова, О. В., Шулья, Ю. М., Скибинская, А. Н., & Анкудинов, В. Е. (2020). Влияние скорости охлаждения расплава на микроструктуру и термические свойства сплава Al – Gе. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 2, 70-77. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2020-2-70-77
Выпуск
№ 2 (2020): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Физика конденсированного состояния

Copyright (c) 2020 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).