Transformations in liquid state and microstructure analysis in immiscible Fe60Cu20P10Si5B5 alloy

• Autorzy: Ziewiec K. , Malczewski P. , Prusik K.

Warianty tytułu

PL

Przemiany oraz analiza mikrostruktury stopu Fe60Cu20P10Si5B5 z niemieszalnością w stanie ciekłym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The microstructure and chemical composition of the arc-melt ingot and melt-spun ribbons ejected at different temperature were analysed using light microscope (LM) and scanning electron microscope SEM/EDS (Fig. 1, 3). The melt-spun ribbon was investigated by transmission electron microscope (TEM) (Fig. 4). The melting range of the alloy was investigated by means of differential thermal analysis (DTA) (Fig. 2). The alloy processed at the slow cooling rate during cooling after arc-melting, formed the fractal surface structures consisting of the Fe-rich regions and Cu-rich regions (Fig. 1). The melt-spun ribbon microstructure was found to depend on the value of ejection temperature (Fig. 3, 5). The lower ejection temperatures (below Ts) applied during melt spinning process resulted in the formation of the non-homogeneous lamellar structures separated into Fe-rich and Cu-rich regions. This was due to the rapid cooling within the miscibility gap. High-temperature ejection above the miscibility gap resulted in the formation of a amorphous/crystalline composite with a uniform fine particle distribution.

PL

Przeprowadzono badania mikrostruktury oraz składu chemicznego stopu Fe60Cu20P10Si5B5 po przetapianiu łukowym oraz po odlewaniu na wirujący bęben dla różnych wartości temperatury wypychania ciekłego metalu. Do badań zastosowano mikroskop świetlny, skaningowy mikroskop elektronowy wyposażony w EDS oraz transmisyjny mikroskop elektronowy. Zakres temperatury związany ze stanem ciekłym badano za pomocą różnicowej analizy termicznej. W stopie chłodzonym z małą szybkością, występującą w trakcie chłodzenia po przetapianiu łukowym, zaobserwowano tworzenie mikrostruktury fraktalnej składającej się z obszarów wzbogaconych w żelazo oraz obszarów wzbogaconych w miedź. Stwierdzono, że mikrostruktura taśmy odlewanej na wirujący bęben zależy od wartości temperatury wypychania ciekłego stopu. Zastosowanie niskiej wartości temperatury wypychania ciekłego stopu (poniżej Ts) w trakcie procesu odlewania na wirujący bęben spowodowało powstanie niejednorodnych struktur warstwowych zawierających obszary bogate w żelazo oraz obszary bogate w miedź. Struktury te wytworzyły się w wyniku szybkiego chłodzenia w zakresie niemieszalności w stanie ciekłym. Wypychanie ciekłego stopu powyżej zakresu występowania niemieszalności w stanie ciekłym spowodowało tworzenie się kompozytu amorficzno-krystalicznego o jednorodnym rozkładzie drobnodyspersyjnych cząstek.

Słowa kluczowe

EN

rapid solidification; crystal morphology; nanostructures; solidification; miscibility gap; alloys

PL

techniki szybkiego chłodzenia; morfologia kryształów; nanostruktury; krzepnięcie; zakres niemieszalności; stopy metali

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 32, nr 1
• Strony: 26--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Ziewiec K.

autor

Malczewski P.

autor

Prusik K.

• Instytut Techniki, Uniwersytet Pedagogiczny, Kraków,

Bibliografia

• [1] Lee S.-W., Huh M.-Y., Fleury E., Lee J.-C.: Crystallization-induced plasticity of Cu-Zr containing bulk amorphous alloys. Acta Materialia 54 (2006) 349÷355.
• [2] Szuecs F., Kim C. P., Johnson W. L.: Mechanical properties of Zr56.2Ti13.8Nb5.0Cu6.9Ni5.6Be12.5 ductile phase reinforced bulk metallic glass composite. Acta Materialia 49 (2001) 1507÷1513.
• [3] Choi-Yim H., Conner R. D., Johnson W. L.: Processing, microstructure and properties of bulk metallic glass composites. Ann. Chim. Sci. Mat. 27/5 (2002) 113÷118.
• [4] Tan H., Zhang Y., Li Y.: Synthesis of La-based in-situ bulk metallic glass matrix composite. Intermetallics 10 (2002) 1203÷1205.
• [5] Hu X., Ng S. C., Feng Y. P., Li Y.: Glass forming ability and in-situ composite formation in Pd-based bulk metallic glasses. Acta Materialia 51 (2003) 561÷572.
• [6] Kühn U., Eckert J., Mattern N., Schultz L.: ZrNbCuNiAl bulk metallic glass matrix composites containing dendritic bcc phase precipitates. Appl. Phys Lett. 80/14 (2002) 2478÷2480.
• [7] Mattern N.: Structure formation in metallic glasses. Microstructure Analysis in Materials Science, Freiberg, June 15-17 (2005).
• [8] Mattern N., Kühn U., Gebert A., Gemming T., Zinkevich M., Wendrock H. et al.: Microstructure and thermal behaviour of two-phase amorphous Ni-Nb-Y alloy. Scripta Mater. 53/3 (2005) 271÷274.
• [9] Park B. J., Chang H. J., Kim D. H., Kim W. T.: In situ formation of two amorphous phases by liquid phase separation in Y-Ti-Al-Co alloy. Appl. Phys. Lett. (2004) 6353÷6355.
• [10] He J., Li H., Yang B., Zhao J., Zhang H., Hu Z.: Liquid phase separation and microstructure characterization in a designed Al-based amorphous matrix composite with spherical crystalline particles. Journal of Alloys and Compounds 489 (2010) 535÷540.
• [11] Kozieł T., Kędzierski Z., Zielińska-Lipiec A., Ziewiec K.: The microstructure of liquid immiscible Fe-Cu-based in situ formed amorphous/crystalline composite. Scripta Materialia 54 (2006) 1991÷1995.
• [12] Ziewiec K., Kędzierski Z.: The microstructure development in Fe32Cu20Ni28P10Si5B5 immiscible alloy and possibilities of formation of amorphous/crystalline composite. Journal of Alloys and Compounds 480 (2009) 306÷310.
• [13] Villars P., Prince A., Okamoto H.: Handbook of ternary alloy phase diagrams. ASM International, The Materials Information Society (1995).
• [14] Zheng H., Ma W., Zheng C., Guo X., Li J.: Rapid solidification of undercooled monotectic alloy melts. Materials Science and Engineering A355 (2003) 7÷13.
• [15] Lin C. Y., Chin T. S., Zhou S. X., Lu Z. C., Wang L., Chen F. F., Pan M. X., Wang W. H.: Magnetic properties and glass-forming ability of modified Fe-P-Si-B bulk amorphous alloys. Journal of Magnetism and Magnetic Materials 282 (2004) 156÷162.
• [16] Ratke L., Diefenbach S.: Liquid immiscible alloys. Materials Science and Engineering R15 (1995) 263÷347.
• [17] Kündig A. A., Ohnuma M., Ping D. H., Ohkubo T., Hono K.: In situ formed two-phase metallic glass with surface fractal microstructure. Acta Materialia 52 (2004) 2441÷2448.