Институт химии силикатов РАН, Санкт-Петербург:

С. Л. Ратушняк, канд. хим. наук, научн. сотр., ratserg@mail.ru

Н. О. Гончукова, докт. физ.-мат. наук, ведущий науч. сотр.

СПбГПУ:

Т. В. Ларионова, канд. техн. наук, доцент

О. В. Толочко, докт. техн. наук, профессор

Металлические сплавы с аморфно-нанокристаллической структурой, полученные методом сверхбыстрой закалки расплава с последующей термической обработкой, могут обладать более высоким уровнем физико-механических свойств по сравнению с аналогичными по назначению аморфными и кристаллическими сплавами. Для промышленных аморфных сплавов Fe₇₇Ni₁Si₉B₁₃ (2НСР), Fe₅₈Ni₂₀Si₉B₁₃ (20НСР) проведена проверка возможности существования корреляции между началом кристаллизации и релаксацией внутренних (закалочных) напряжений, для описания которой существует хорошо развитый математический аппарат. Начало кристаллизации исследовано в экспериментах по деформации сплавов под нагрузкой. Напряжения рассчитаны в вязкоупругом приближении. Результаты работы указывают на существование взаимосвязи между структурными перестройками, связанными с началом кристаллизации аморфных сплавов, и внутренними (закалочными) напряжениями. Это позволяет осуществить поиск расчетным путем температурно-временных режимов термической обработки аморфных сплавов, проводимой с целью формирования нанокристаллической структуры, с использованием приемов модельного описания релаксации напряжений в аморфных материалах.

1. Gleiter H. Materials with ultrafi ne grain size // Deformation of polycrystals. Proc. 2^nd RISO symposium on metallurgy and materials science. Roskielde : RISO Nat. Lab., 1981. P. 15–21.
2. Яковлев Е. Н., Грязнов Г. М., Сербин В. И., Лаповок В. Н., Трусов Л. И., Ганелин В. Я., Капитонов Е. В., Кухарь Н. Б., Бегоулев В. В. Получение поликристаллического никеля с повышенной твердостью путем прессования ультрадисперсных порошков // Поверхность. 1983. № 4. С. 138–141.
3. Андриевский Р. А., Глезер А. М. Размерные эффекты в нанокристаллических материалах. I. Особенности структуры. Термодинамика. Фазовые равновесия. Кинетические явления // Физика металлов и металловедение. 1999. Т. 88, № 1. С. 50–73.
4. Андриевский Р. А., Глезер А. М. Размерные эффекты в нанокристаллических материалах. II. Механические и физические свойства // Физика металлов и металловедение. 2000. Т. 89, № 1. С. 91–112.
5. Глезер А. М., Молотилов Б. В., Овчаров В. П., Утевская О. Л. Структура и механические свойства сплавов Fe–Cr–B при переходе из аморфного состояния в кристаллическое // Физика металлов и металловедение. 1987. Т. 64, № 6. С. 1105–1109.
6. Akulova Yu. O., Gonchukova N. O., Larionova T. V., Tolochko O. V. Structural relaxation in amorphous substances with highly nonequilibrium structure // J. Non-Cryst. Solids. 2000. Vol. 261, N 1. P. 252–259.
7. Гончукова Н. О., Ратушняк С. Л., Толочко О. В. Связь нанокристаллизации и структурной релаксации в сплаве Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉ // Физика и химия стекла. 2011. Т. 37, № 4. С. 488–500.
8. Гончукова Н. О., Ратушняк С. Л., Стакин А. Н. Влияние вторичной структурной релаксации на начало кристаллизации аморфных сплавов Fe₆₉Ni₉Si₉B₁₃ и Fe₆₁Co₂₀Si₅B₁₄ // Физика и химия стекла. 2013. Т. 39, № 5. С. 723–732.
9. Fokin V. M., Cabral A. A., Reis R. M. C. V., Nascimento M. L. F., Zanotto E. D. Critical assessment of DTA-DSC methods for the study of nucleation kinetics in glasses // J. Non-Cryst. Solids. 2010. Vol. 356, N 6/8. P. 358–367.
10. Chen H. S. Glassy metals // Rep. Progr. Phys. 1980. Vol. 43, N 3. P. 353–432.
11. Дорофеева Е. А., Прокошин А. Ф. О формировании магнитной анизотропии и доменной структуры в аморфных металлических сплавах // Физика металлов и металловедение. 1982. Т. 54, № 5. С. 946–952.
12. Gonzales G. M., Vazquez M., Vicent J. L. Determination of internal stresses distribution for a nearly-zero magnetization amorphous alloy // Magn. Magn. Mater. 1986. Vol. 54/57, Pt. 1. P. 261–262.
13. Золотухин И. В. Физические свойства аморфных металлических материалов. — М. : Металлургия, 1986. — 176 с.
14. Мазурин О. В. Стеклование. — Л. : Наука, 1986. — 160 с.
15. Moynihan C. T., Macedo P. B., Montrose C. J., Gupta P. K., De Bolt M. A., Dill J. F., Dom B. E., Drake P. W., Elterman P. B., Moeller R. P., Sosabe H., Wilder J. A. Structural relaxation in vitreous materials // Ann. New York Acad. Sci. 1976. Vol. 279. P. 15–35.
16. Ратушняк С. Л., Гончукова Н. О., Толочко О. В. Деформация и начало кристаллизации аморфных сплавов на основе железа и никеля // Физика и химия стекла. 2007. Т. 33, № 1. С. 20–33.
17. Гончукова Н. О. Количественное описание структурной релаксации в аморфных сплавах // Физика металлов и металловедение. 1994. Т. 77, № 3. С. 70–80.
18. Ларионова Т. В., Толочко О. В., Гончукова Н. О., Новиков Е. В. Стабильность аморфного состояния и кристаллизация сплавов системы Fe–Ni–Si–B // Физика и химия стекла. 1996. Т. 22, № 3. С. 334–338.
19. Ратушняк С. Л. Тепловое расширение аморфных сплавов АМАГ-200 и 5БДСР // Проблемы создания и эксплуатации новых типов электроэнергетического оборудования. — СПб. : ОЭЭП РАН ИХС РАН, 2006. Вып. 7. С. 201–206.
20. Гончукова Н. О., Другов А. Н. Тепловое расширение аморфных сплавов // Физика и химия стекла. 2003. Т. 29, № 3. С. 263–268.
21. Гончукова Н. О., Смирнов В. В., Другов А. Н. Расчет напряжений в аморфных металлических покрытиях // Физика металлов и металловедение. 2005. Т. 99, № 5. С. 56–61.
22. Сверхбыстрая закалка жидких сплавов / под ред. Г. Германа. — М. : Металлургия, 1986. — 374 с.
23. Тихонов А. Н., Самарский А. А. Уравнение математической физики. — М. : Наука, 1966. — 724 с.
24. Лыков А. В. Теория теплопроводности. — М. : Высшая школа, 1967. — 600 c.
25. Granasy L., Meszaros G. M. Model of continuous casting of metallic glass ribbons. 1. The applicability of the infinite-viscous assumption to thermal history application // Mater. Sci. Eng. 1985. Vol. 72, N 1. P. 71–83.
26. Маслов В. В., Носенко В. К., Тараненко Л. Е., Бровко А. П. Нанокристаллизация в сплавах типа Finemet // Физика металлов и металловедение. 2001. Т. 91, № 5. С. 47–55.
27. Глезер А. М., Молотилов Б. В. Структура и механические свойства аморфных сплавов. — М. : Металлургия, 1992. — 208 с.