Structural Studies of Mechanically Alloyed Fe1 – xAlx Powder

Abstract

Було проведено дослідження щодо виявлення змін в структурі зразків сплавів Fe1 – xAlx, підготовлених методом кульового подрібнення. Методи XRD, SEM і TEM були використані для вивчення структурних та морфологічних модифікацій у зразках як функції x та подрібнення. В результаті подрібнення (5 год) вся маса порошку Fe і Al в основному перетворюється в упорядкований твердий розчин. Площини здебільшого орієнтовані вздовж напрямку Fe (110) і мають кристалічну структуру незалежно від значення x. В результаті подрібнення утворюються фази, збагачені Fe, у випадку зразків, збагачених Fe, тоді як фази, збагачені Al, домінують зі збільшенням вмісту Al. Аналогічна інформація була отримана також у дослідженнях SEM та TEM, які показують повне зникнення початкової форми та появу структури, яка складається з великих та дрібних зерен різного розміру через сильне руйнування та холодне зварювання внаслідок подрібнення. Середній розмір зерна близько 6-8 нм був отриманий після 5 годинного подрібнення з використанням XRD, що також підтверджено дослідженнями SEM і TEM. Процес переходу в наноструктурований сплав призводить до збільшення параметрів решітки разом із зменшенням розміру зерна.

A study was made on the identification of change of structure of Fe1 – xAlx alloy samples prepared by ball milling. The XRD, SEM and TEM techniques were used to study the structural and morphological modifications in the samples as a function of x and milling. As a result of milling (5 h), whole bulk of Fe and Al powder is mostly converted into an ordered solid solution. The planes are mostly aligned along (110) direction of Fe and depict a crystalline structure regardless of the value of x. As a result of milling, Fe-rich phases are formed in the case of Fe-rich samples, whereas, Al-rich phases dominate as the Al rich content increases. Similar information was also received from the SEM and TEM studies, showing the complete disappearance of the initial shape and emergence of a structure which is a composite of large and small grains of diverse sizes due to severe fracture and cold welding due to milling. The average grain size of about 6-8 nm was obtained after 5 h of milling using XRD which is also confirmed by SEM and TEM. The process of transition to nanostructured alloy leads to expansion of lattice parameters along with reduction in grain size.