Влияние содержания иттрия на термическую устойчивость и процессы нанокристаллизации аморфных сплавов Al86Ni6Co2Gd6−xYx и Al86Ni2Co6Gd6−xYx

Abstract

Методами рентгеновской дифрактометрии, малоуглового рассеяния рентгеновских лучей, дифференциальной сканирующей калориметрии и измерения микротвёрдости исследовано влияние частичной замены Gd иттрием (до 3-х ат.%) в аморфных сплавах Al₈₆Ni₆Co₂Gd6 и Al₈₆Ni₂Co₆Gd₆ на термическую устойчивость, механизм первой стадии кристаллизации, структуру и свойства нанофазных композитов. Установлено, что добавки Y приводят к некоторому снижению термической устойчивости и микротвёрдости аморфных сплавов, а в сплавах, обогащённых кобальтом, – к изменению механизма первой стадии кристаллизации от сложного (первичный+ эвтектический) к первичному. Показано, что формирование на первой стадии кристаллизации нанокристаллов Al со средними размерами 14—19 нм и объёмной плотностью (1—3,6)⋅10²³ м⁻³ приводит к повышению микротвёрдости от 3150—3470 МПа до 4140—5220 МПа. Установлено, что по термическим, структурным и механическим характеристикам аморфный сплав Al₈₆Ni₂Co₆Gd₃Y₃ является наиболее перспективным для получения объёмных образцов путём консолидации.

Методами Рентґенової дифрактометрії, малокутового розсіяння Рентґенових променів, диференційної сканувальної калориметрії та міряння мікротвердости досліджено вплив часткової заміни Gd ітрієм (до 3-х ат.%) в аморфних стопах Al₈₆Ni₆Co₂Gd6 і Al₈₆Ni₂Co₆Gd₆ на термічну стійкість, механізм першої стадії кристалізації, структуру і властивості нанофазних композитів. Встановлено, що добавки Y призводять до деякого зниження термічноїстійкости та мікротвердости аморфних стопів, а в стопах, збагачених кобальтом, – до зміни механізму першої стадії кристалізації від складного (первинний + евтектичний) до первинного. Можна бачити, що формування на першій стадії кристалізації нанокристалів Al із середніми розмірами 14—19 нм і об’ємною щільністю (1—3,6)⋅10²³ м⁻³ призводить до підвищення мікротвердости від 3150—3470 МПа до 4140—5220 МПа. Встановлено, що за термічними, структурними і механічними характеристикам аморфний стоп Al₈₆Ni₂Co₆Gd₃Y₃ є найбільш перспективним для одержання об’ємних зразків шляхом консолідації.

The effect of partial replacement of Gd with Y (up to 3 at.%) in the amorphous Al₈₆Ni₆Co₂Gd6 and Al₈₆Ni₂Co₆Gd₆ alloys on thermal stability, mechanism of the first crystallization stage, structure and properties of nanophase composites is studied by X-ray diffractometry, small-angle X-ray scattering, and microhardness-measurement techniques. As revealed, the additions of Y result in somewhat lowering both thermal stability and microhardness of amorphous alloys as well as in the change of the first crystallization stage mechanism from complex (primary + eutectic) to primary one in the Co-enriched glasses. As shown, the formation at the first crystallization stage of Al nanocrystals with average grain sizes of 14—19 nm and the volume density of (1—3,6)⋅10²³ m⁻³ leads to increase of microhardness from 3150—3470 MPa to 4140—5220 MPa. As found, with respect to its thermal, structural and mechanical characteristics, the Al₈₆Ni₂Co₆Gd₃Y₃ amorphous alloy is the most attractive for the fabrication of bulk samples by the consolidation processing.