Effect of Ultrasonic Treatment on Phase Formation Processes in Amorphous Alloy Fe76Ni4Si14B6

Abstract

Одним з актуальних напрямів сучасної фізики конденсованого стану є дослідження аморфних металевих сплавів, які знаходяться в метастабільному стані, тому їх властивості істотно залежать від впливу зовнішніх умов, особливо в області фазових переходів. Зовнішні дії, такі як низькотемпературний відпал та механічна обробка приводять до зміни структури та фізичних властивостей аморфних сплавів. Вплив ультразвукової механоактивації на структуру та властивості аморфних металевих сплавів виявляється недостатньо вивченим, отже такі дослідження впливу є досить актуальною задачею. Метою роботи було експериментальне дослідження впливу ультразвукової обробки на термічну стабільність аморфного сплаву Fe76Ni4Si14B6. Результати дилатометричних досліджень вказують на те, що після обробки ультразвуком зразків аморфного сплаву Fe76Ni4Si14B6 температура кристалізації зростає, тобто розширюється інтервал термостабільності сплаву. При інтенсивності ультразвукової обробки 1 Вт/см2, незалежно від часу обробки (1-100 хвилин), температура початку інтенсивної кристалізації збільшується на 30 К, а при інтенсивності ультразвукової обробки 2 Вт/см2, незалежно від часу обробки (1-80 хвилин), температура початку інтенсивної кристалізації збільшується на 50 К. В якості параметра порівняння механічних властивостей аморфного сплаву до та після дії ультразвукової обробки було використано мікротвердість. Мікротвердість аморфного сплаву після проведеної ультразвукової обробки зменшується на 15%, що непрямим чином підтверджує факт зменшення частки кристалічної фази в сплаві за рахунок зменшення розмірів вморожених центрів кристалізації. Збільшення інтервалу термічної стабільності аморфного сплаву Fe76Ni4Si14B6 та зменшення мікротвердості можна пояснити тим, що проведена ультразвукова обробка призводить до зменшення розмірів або розчинення вморожених центрів кристалізації, внаслідок чого відбувається гомогенізація структури аморфного сплаву.

One of the most important trends in modern physics of condensed state is the study of amorphous metallic alloys in metastable state, because their properties essentially depend on the influence of external conditions, especially in the region of phase transitions. External actions, such as low temperature annealing and mechanical treatment, lead to a change in the structure and physical properties of amorphous alloys. Effect of ultrasonic mechanical activation on the structure and properties of amorphous metal alloys is studied not enough, so such research is a relevant task. The aim of the work is an experimental study of the effect of ultrasonic treatment on thermal stability of the amorphous alloy Fe76Ni4Si14B6. The results of dilatometric studies show the increase in crystallization temperature of the samples of amorphous alloy Fe76Ni4Si14B6, that is, the expansion of thermal stability interval of the alloy, after ultrasound treatment. When intensity of ultrasonic treatment is 1 W/cm2, the temperature of intensive crystallization beginning increases by 30 K regardless of processing time (1-100 min), and with intensity of ultrasonic treatment of 2 W/cm2, the temperature of intensive crystallization beginning increases by 50 K regardless of processing time (1-80 min). As a parameter for comparing the mechanical properties of the amorphous alloy before and after ultrasonic treatment, microhardness was used. Microhardness of the amorphous alloy after ultrasonic treatment is reduced by 15 %, which indirectly confirms the fact that percentage of crystalline phase in the alloy is reduced by reducing size of frozen-in crystallization centers. Increasing of the thermal stability interval of Fe76Ni4Si14B6 amorphous alloy and reducing of the microhardness can be explained by the fact that ultrasonic treatment leads to decrease in the size or dissolution of frozen-in crystallization centers, resulting in homogenization of the amorphous alloy structure.