Влияние замены никеля кобальтом на термическую устойчивость и микротвёрдость сплавов Al₈₆Ni₈Gd₆ и Al₈₆Ni₈Y₆ с аморфной и нанокомпозитной структурой

Abstract

Методами рентгеновской дифрактометрии, дифференциальной сканирующей калориметрии и измерения микротвёрдости исследовано влияние частичной и полной замены никеля кобальтом в аморфных сплавах Al₈₆Ni₈−xCoxY₆ и Al₈₆Ni₈−xCoxGd₆ (x=0,2,4,6,8) на структуру, термическую устойчивость, характер первой стадии кристаллизации и на микротвёрдость в аморфном и нанокомпозитном состояниях. Установлено, что повышение концентрации кобальта приводит к повышению температур начала кристаллизации и микротвёрдости аморфных фаз от 477 до 573 К и от 2,97 до 3,11 ГПа в сплавах Al₈₆Ni₈−xCoxY₆, от 496 до 577 К и от 3,23 до 3,4 ГПа в сплавах Al₈₆Ni₈−xCoxGd₆ соответственно и изменению механизма первой стадии кристаллизации от однофазного к двухфазному. Показано, что формирование аморфно-нанокристаллических структур на первой стадии кристаллизации приводит к существенному повышению твёрдости до 5,98 ± 0,07 ГПа в сплавах Al₈₆Ni₈−xCoxY₆ и 5,0 ± 0,03 ГПа в сплавах Al₈₆Ni₈−xCoxGd₆. Высказано предположение о том, что изменения термической устойчивости и микротвёрдости исследованных аморфных сплавов обусловлены различиями электронного строения атомов переходных и редкоземельных легирующих элементов.

Методами Рентґенівської дифрактометрії, диференційної сканувальної калориметрії та міряння мікротвердости досліджено вплив часткової й повної заміни Ніклю Кобальтом в аморфних стопах Al₈₆Ni₈−xCoxY₆ і Al₈₆Ni₈−xCoxGd₆ (x=0,2,4,6,8) на структуру, термічну стійкість, характер першої стадії кристалізації і на мікротвердість в аморфному та нанокомпозитному станах. Встановлено, що підвищення концентрації Кобальту приводить до підвищення температур початку кристалізації та мікротвердости аморфних фаз від 477 до 573 К і від 2,97 до 3,11 ГПа в стопах Al₈₆Ni₈−xCoxY₆, від 496 до 577 К і від 3,23 до 3,4 ГПа в стопах Al₈₆Ni₈−xCoxGd₆ відповідно та зміни механізму першої стадії кристалізації від однофазного до двофазного. Показано, що формування аморфно-нанокристалічних структур на першій стадії кристалізації приводить до істотного підвищення твердости до 5,98 ± 0,07 ГПа в стопах Al₈₆Ni₈−xCoxY₆ і 5,0 ± 0,03 ГПа в стопах Al₈₆Ni₈−xCoxGd₆. Висловлено припущення про те, що зміни термічної стабільности і мікротвердости досліджуваних аморфних стопів зумовлені відмінностями електронної будови атомів перехідних і рідкісноземельних леґувальних елементів.

The effect of partial and full substitution of Ni by Co in the amorphous Al₈₆Ni₈−xCoxY₆ and Al₈₆Ni₈−xCoxGd₆ (x=0,2,4,6,8) alloys on structure, thermal stability, mechanism of first stage of crystallization and on microhardness in both amorphous state and nanocomposite one is studied by X-ray diffractometry, differential scanning calorimetry, and microhardness measurement methods. As determined, the increase in the Co content leads to increasing of the onset crystallization temperatures and microhardness of amorphous phases from 477 to 573 K and from 2.97 to 3.11 GPa in Al₈₆Ni₈−xCoxY₆ alloys, from 496 to 577 K and from 3.23 to 3.4 GPa in Al₈₆Ni₈−xCoxGd₆ alloys, respectively, and to changing of first stage of crystallization mechanism from one-phase mechanism to two-phase one. As shown, the formation of amorphous—nanocrystalline structures at the first stage of crystallization results in an essential increase of microhardness up to 5.98 ± 0.07 GPa in Al₈₆Ni₈−xCoxY₆ alloys and up to 5.0 ± 0.03 GPa in Al₈₆Ni₈−xCoxGd₆6 alloys. As suggested, the observed changes in thermal stability and microhardness of the amorphous alloys may be caused by the differences in the electronic structure of the alloying rare-earth elements.