1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Расплавы
  4. № 6, 2023

Расплавы, 2023, № 6, стр. 563-569

Крупномасштабная неоднородность и долговременная релаксация в расплавах алюминий–РЗМ

Д. А. Ягодин a, Л. Д. Сон a, b, *

a Институт металлургии Уральского отделения РАН
Екатеринбург, Россия

b Уральский государственный педагогический университет
Екатеринбург, Россия

* E-mail: ldson@yandex.ru

Поступила в редакцию 26.07.2023
После доработки 30.07.2023
Принята к публикации 04.08.2023

Аннотация

Долговременная релаксация крупномасштабных неоднородностей в расплавах алюминий – редкоземельный металл с содержанием последнего в пределах 5–10 ат. % ранее наблюдалась при измерении вязкости и плотности, но не проявлялась при измерении электросопротивления и магнитной восприимчивости. Такое поведение могло быть связано как со спецификой измеряемых свойств, так и с размером образцов, который в случае вязкости и плотности значительно больше: 12–15 г при диаметре цилиндрического тигля ~15 мм для вязкости и плотности, и менее 1 г при диаметре тигля 6 и 4 мм для электросопротивления и магнитной восприимчивости соответственно. Для решения этого вопроса были измерены временны́е зависимости электросопротивления расплава Al91La9 при 1060°C для образцов различного размера методом вращающегося магнитного поля, а именно для стандартных (диаметр тигля 6 мм) и увеличенных (диаметр тигля 10.5 мм) При увеличении образца возрастает случайная погрешность измерений, поэтому пришлось принять дополнительные меры по стабилизации тока в катушках, создающих это поле. Установлено, что при увеличении массы образца до 2.15 г при диаметре тигля 10.5 мм проявляется крупномасштабная неоднородность, возникающая в процессе плавления. Она интерпретирована как компактное “облако” из микрочастиц интерметаллида, окруженных расплавом с повышенным содержанием РЗМ. К равновесному однородному состоянию образец релаксирует за несколько часов. Для ускорения процесса требуется дополнительное воздействие – нагрев до высокой, около 1500°C, температуры, что сокращает время до менее чем одной минуты. При этом в малых образцах (0.7 г при диаметре тигля 6 мм) упомянутая неоднородность не возникает. Предположительной причиной возникновения неоднородности является поток атомов РЗМ к поверхности и обратный поток атомов алюминия в объем при кристаллизации, что подобно ликвации при кристаллизации чугунов и сталей. Проведенные измерения позволяют оценить масштаб возникающих неоднородностей, который соответствует размеру увеличенного образца.

Ключевые слова: долговременная релаксация, крупномасштабная неоднородность, электросопротивление, расплавы Al–РЗМ

Список литературы

  1. Ладьянов В.И., Меньшикова С.Г., Бельтюков А.Л., Маслов В.В. Влияние температуры и времени изотермической выдержки на вязкость и процессы кристаллизации расплавов Al–Y вблизи эвтектического состава // Изв. РАН. Сер. Физическая. 2010. 74. № 8. С. 1226–1228.

  2. Бельтюков А.Л., Русанов Б.А., Ягодин Д.А., Мороз А.И., Стерхов Е.В., Сон Л.Д., Ладьянов В.И. Релаксация в аморфизирующемся расплаве Al–La // Расплавы. 2022. № 5. С. 485–493.

  3. Beltyukov A.L., Rusanov B.A., Yagodin D.A. et al. Relaxation processes in Al–R (R = Ce, Sm) glass-forming alloys // Solid State Communications. 2023. 60. 115044.

  4. Inoue A. Amorphous, nanoquasicrystalline and nanocrystalline alloys in Al-based systems // Progress in Materials Science. 1998. 43. № 5. P. 365–520.

  5. Shen Y., Perepezko J.H. Al-based amorphous alloys: glass-forming ability, crystallization behavior and effects of minor alloying additions // J. Alloys Compd. 2017. 707. P. 3–11.

  6. Бельтюков А.Л., Меньшикова С.Г., Васин М.Г., Ладьянов В.И., Корепанов А.Ю. Релаксационные процессы в жидких сплавах Al–Ni–(La/Y/Ce) // Расплавы. 2015. № 1. С. 3–16.

  7. Ладьянов В.И., Меньшикова С.Г., Васин М.Г. и др. О немонотонных релаксационных процессах в неравновесных нанообразующих расплавах Al–ПМ–РЗМ // Изв. РАН. Сер. Физическая. 2011. 75. № 11. С. 1514–1517.

  8. Бельтюков А.Л., Русанова А.И., Русанов Б.А., Сидоров В.Е., Сон Л.Д., Ладьянов В.И. Особенности политерм вязкости и плотности стеклообразующих расплавов Al86(Ni, Co)8Tb6 с различным соотношением Ni/Co // Изв. ВУЗов. Физика. 2023. 66. № 1. С. 9–15.

  9. Beltyukov A.L., Menshikova S.G., Lad’yanov V.I. Role of rare-earth metals (R) in the appearance of relaxation processes in AL–N–R metal melts //J. Phys.: Condens. Matter. 2023. 35. 314001.

  10. Vasin M.G., Lebedev V.G. To understanding of slow and non-monotonic relaxation in Al–Y eutectic melts // J. Non-Cryst. Solids. 2020. 543. 120131.

  11. Сон Л.Д. Устойчивость гетерофазных неоднородностей в системе с расслоением // Изв. РАН. Сер. Физическая. 2022. 86. № 2. С. 199–204.

  12. Филиппов В.В., Ягодин Д.А., Шуняев К.Ю., Леонтьев Л.И. Электросопротивление расплавов Cu–Zr // Докл. Академии наук. 2018. 483. № 6. С. 646–649.

  13. Голиков И.Н. Дендритная ликвация в стали. М.: Металлургиздат, 1958.

  14. Шевченко В., Кононенко В., Кожанов В. Сегрегация в сплавах на основе алюминия и ее роль в разработке технологий получения новых материалов // Тезисы 9-ой Всероссийской конференции по металлическим и шлаковым расплавам (МИШР-9). Екатеринбург, 1998.

  15. Меньшикова С.Г., Ширинкина И.Г., Бродова И.Г., Бражкин В.В. Структура сплава Al90Y10 при кристаллизации под давлением // Расплавы. 2019. № 1. С. 18–23.

  16. Vasin M.G., Lebedev V.G., Shklyaev K.Y., Menshikova S.G. About causes of slow relaxation of melted intermetallic alloys // printed in CALPHAD. 2023. https://doi.org/10.48550/arXiv.2304.06444

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Расплавы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал