Structure of the amorphous-crystalline Fe₆₆Cu₆B₁₉Si₅Nb₄ alloy obtained by the melt-spinning process

• Autorzy: Kozieł T. , Latuch J. , Zielińska-Lipiec A.

Warianty tytułu

PL

Struktura amorficzno-krystalicznego stopu Fe₆₆Cu₆B₁₉Si₅Nb₄ otrzymanego metodą melt-spinning

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents structure investigations of the rapidly cooled Fe₆₆Cu₆B₁₉Si₅Nb₄ alloy. A proper selection of chemical composition enabled in-situ formation of the amorphous-crystalline composite during the melt spinning process. Liquid phase separation into the Fe-rich and the Cu-rich phases was confirmed. The microstructures of alloy, melt-spun from 1723 and 1773 K, are composed of the Fe-rich amorphous matrix and Cu-rich spherical crystalline precipitates. For the higher melt-ejection temperature, no coarse precipitates could be observed. Amorphous nature of the Fe-rich matrix was confirmed by presence of a broad diffraction maximum on the X-ray diffraction patterns, a halo ring on the electron diffraction pattern as well as presence of exothermic effects, related to the crystallization of the Fe-rich amorphous matrix, in the differential scanning calorymetry. Beside presence of copper, revealing positive heat of mixing with iron, relatively large supercooled liquid region, was noticed.

PL

Praca przedstawia badania kompozytu amorficzno-krystalicznego otrzymanego w stopie Fe₆₆Cu₆B₁₉Si₅Nb₄. Badania obejmowały rentgenowską analizę fazową (XRD), skaningową kalorymetrie różnicową (DSC), mikroskopię swietlną (LM), skaningową mikroskopię elektronową (SEM) i transmisyjną mikroskopię elektronową (TEM). Odpowiedni dobór składu chemicznego umożliwił uzyskanie kompozytu amorficzno-krystalicznego dzięki wykorzystaniu zjawiska podziału w stanie ciekłym w efekcie dodatniego ciepła tworzenia roztworu pomiędzy żelazem i miedzią. Mikrostruktury badanego stopu, po odlaniu z temperatury 1723 i 1773 K, składają się z amorficznej osnowy bogatej w żelazo i krystalicznych kulistych wydzieleń bogatych w miedź. Dla wyższej temperatury odlewania nie obserwowano dużych wydzieleń. Obecność fazy amorficznej została potwierdzona poprzez obecność halo na dyfrakcji elektronowej oraz efekt cieplny egzotermiczny w badaniach skaningowej kalorymetrii różnicowej, związany z krystalizacją osnowy bogatej w żelazo. Pomimo dodatku miedzi, wykazującej dodatnie ciepło tworzenia roztworu z żelazem, wyznaczony zakres cieczy przechłodzonej jest względnie duży.

Słowa kluczowe

EN

metallic glasses; amorphous/crystalline composites; melt-spinning

PL

szkło metaliczne; kompozyty amorficzno-krystaliczne; metoda melt-spinning

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 58, iss. 2
• Strony: 601--605
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kozieł T.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Latuch J.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science and Engineering, Woloska 141, 02-507 Warsaw, Poland

autor

Zielińska-Lipiec A.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] W. Klement, R. H. Willens, P. Duwez, Non-crystalline structure in solidified gold-silicon alloys, Nature 187, 869-870 (1960).
• [2] R. D. Conner, R. B. Dandliker, W. L. Johnson, Mechanical properties of tungsten and steel fiber reinforced Zr41:25Ti13:75Cu12:5Ni10Be22:5 metallic glass matrix composites, Acta Mater. 46, 6089-6102 (1998).
• [3] F. Szuecs, C. P. Kim, W. L. Johnson, Mechanical properties of Zr56:2Ti13:8Nb5:0Cu6:9Ni5:6Be12:5 ductile phase reinforced bulk metallic glass composite, Acta Mater. 49, 1507-1513 (2001).
• [4] H. Tan, Y. Zhang, Y. Li, Synthesis of La-based in-situ bulk metallic glass matrix composite, Intermetallics 10, 1203-1205 (2002).
• [5] T. Kozieł, Z. Kędzierski, A. Zielińska-Lipiec, K. Ziewiec, The microstructure of liquid immiscible Fe-Cu-based in situ formed amorphous/crystalline composite, Sc1r. Mater. 54, 1991-1995 (2006).
• [6] K. Ziewiec, P. Malczewski, R. Gajerski, A. Ziewiec, The microstructure development in arc-melt and melt-spun Fe50Ni10Cu20P10Si5B5 immiscible alloy, J. Non-Cryst. Solids 357, 73-77 (2011).
• [7] A. A. Kundig, M. Ohnuma, D. H. Ping, T. Ohkubo, K. Hono, In situ formed two-phase metallic glass with fractal microstructure, Acta Mater. 52, 2441-2448 (2004).
• [8] B. J. Park, H. J. Chang, D. H. Kim, W. T. Kim, In situ formation of two amorphous phases by liquid phase separation in Y-Ti-Al-Co alloy, Appl. Phys. Lett. 85, 6353-6355 (2004).
• [9] N. Mattern, U. Kuhn, A. Gebert, T. Gemming, M. Zinkevich, H. Wendrock, L. Schultz, Microstruc ture and thermal behavior of two-phase amorphous Ni-Nb-Yalloy, Scr. Mater. 53, 271-274 (2005).
• [10] E. S. Park, J. S. Kyeong, D. H. Kim, Phase separation and improved plasticity by modulated heterogeneity in Cu-(Zr,Hf)-(Gd,Y)-Al metallic glasses, Scr. Mater. 57, 49-52 (2007).
• [11] T. Kozieł, A. Zielińska-Lipiec, J. Latuch, S. Kac, Microstructure and properties of the in situ formed amorphous-crystalline composites in the Fe-Cu-based immiscible alloys, J. Alloys Compd. 509, 4891-4895 (2011).
• [12] Y. R. Zhang, R. V. Ramanujan, The effect of niobium alloying additions on the crystallization ofa Fe-Si-B-Nb alloy, J. of Alloys Compd. 403, 197-205 (2005).
• [13] A. Takeuchi, A. Inoue, Classification of bulk metallic glasses by atomic size difference, heat of mixing and period of constituent elements and its application to characterization of the main alloying element, Mater. Trans. 46, 2817-2829 (2005).