Search for new metallic glass compositions in NiZrTi base alloys near multicomponent eutectic positions

• Autorzy: Dutkiewicz J. , Morgiel J. , Lityńska-Dobrzyńska L. , Maziarz W. , Czeppe T. , Parra Carillo M. , Massalski T. B.

Warianty tytułu

PL

Poszukiwanie nowych składów szkieł metalicznych w stopach na osnowie NiZrTi w pobliżu wieloskładnikowych eutektyk

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the present study several multicomponent alloys based on zirconium and nickel has been investigated. In the alloy containing Ni25Cu25Zr25Ti25 (all compositions in at. %) the position of the eutectic was identified as Ni29.2Cu29.9Zr17Ti24.9 and the melt spun alloy of this composition has shown a better glass forming ability than other alloys, as manifested by ΔT and Trg increase. The four component alloy was modified by manganese addition and in this case the composition of the eutectic was identified at Ti21Zr14Ni27Cu27Mn7. The melt spun alloy has shown slightly better ΔT and Trg than the initial alloy. Second copper rich eutectic was also identified in this system near Ti16Zr14Ni24Cu39Mn7 showing also Trg: = 0.63. Nickel rich alloy of composition Ni60Nb15Zr15Ti10 has shown primary Ni and Ti rich crystals and the eutectic identified at composition Ni48,5Nb21,5-Ti16.5Zr13,5. The eutectic alloy possess higher crystallization temperature (556°C) than the former one (545°C). TEM studies did not allow to find nanocrystals within the ribbon of the latter alloy. The four component eutectic has been modified by silicon addition and the alloy Ni45Nb21Ti16Zr13Si5 has been cast into an iron mould and melt spun. The alloy has been proved amorphous, however small crystallization peaks were found using DSC at 520°C, while the alloy of eutectic composition containing Ni50.3Nb14.4Ti17.3Zr15.1Si2.8 has shown crystallization temperature at 555°C and well pronounced Tg effect. The TEM studies did not allow to find nanocrystalls in the melt spun eutectic alloy, while crystals of size 1-2 nm were observed in the first alloy. Additions of a fifth element Mn to TiNiZnNi alloy and Si to the NiTiZrNb alloy do not clearly improves glass forming ability of the quintenary eutectics as compared to the quaternary ones.

PL

W niniejszej pracy przebadano kilkanaście stopów wieloskładnikowych na osnowie cyrkonu i niklu W stopie zawierajacym Ni25Cu25Zr25Ti25 skład eutektyki został określony jako Ni29.2Cu29.9Zr17Ti24.9 i stop o tym składzie odlany na wirującym walcu wykazał lepszą skłonność do tworzenia szkła posiadając wyższe współczynniki ΔT i Trg. Do eutektycznego stopu czteroskładnikowego dodano mangan. Skład eutektyki został określony jako Ti21Zr14Ni27Cu27Mn7. Po odlaniu na wirującym walcu stop eutektyczny wykazywał wyższe wskazniki ΔT i Trg jak stop odlany pierwotnie. Drugą eutektykę w tym systemie zidentyfikowano przy składzie Ti16Zr14Ni24Cu39Mn7 uzyskując dla taśmy Tg/Tl: = 0.63. Stop bogaty w nikiel o składzie Ni60Nb15Zr15Ti10 wykazywał po odlaniu kryształy pierwotne wzbogacone w Ni i Ti. Określono skład eutektyki jako Ni48,5Nb21,5-Ti16.5Zr13,5. Odlane taśmy stopu o tym składzie wykazują wyższą temperaturę krystalizacji (556°C) jak stop poprzedni (545°C). Badania TEM nie wykazały w stopie eutektycznym obecności nanokryształów w przeciwieństwie do pierwszego stopu. Stop eutektyczny czteroskładnikowy został zmodyfikowany przez dodatek krzemu i odlano na wirującym walcu stop o składzie Ni45Nb21Ti16Zr13Si5, który wykazał strukturę amorficzną podobnie jak czteroskładnikowy, krystalizując przy 520°C. Określono skład eutektyki o składzie Ni50.3Nb14.4Ti17.3Zr15.1Si2.8 która odlana w postaci taśmy wykazała krystalizację przy 555°C i wyraźny efekt Tg. Badania TEM stopu eutektycznego nie wykazały obecności nanokryształów w taśmach w przeciwieństwie do stopu pierwszego. Dodatki piątego pierwiastka nie wykazały wyraźnej poprawy skłonności do tworzenia szkieł w eutektyce piecioskładnikowej w stosunku do stopów czteroskładnikowych.

Słowa kluczowe

EN

NiCuZrTiMn amorphous alloys NiNbTiZrSi alloys; glass forming ability

PL

szkła metaliczne; tworzenie szkieł w eutektyce

• 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: 2006
• Tom: Vol. 51, iss. 4
• Strony: 525--531
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dutkiewicz J.

autor

Morgiel J.

autor

Lityńska-Dobrzyńska L.

autor

Maziarz W.

autor

Czeppe T.

autor

Parra Carillo M.

autor

Massalski T. B.

• Institute Metallurgy and Materials, Polish Academy of Sciences, 30-059 Kraków, 25 Reymonta Str., Poland

Bibliografia

• [1] J. Dutkiewicz, T. B. Massalski, Metallurgical Transactions 12A, 773 (1981).
• [2] C. Woychik, J. Dutkiewicz, T. B. Massalski, TMS-AIME Meeting on Alloy Phases, Atlanta USA, 6-10 March 1983.
• [3] T. B. Massalski, C. G. Woychik, J. L. Murray, Alloy Phase Diagrams Proceedings of Symposium L.H. Bennett, T.B. Massalski, B.C. Giessen ed., p. 241 (1983).
• [4] A. Inoue, Bulk Amorphous Alloys; Preparation and Fundamental Characteristics, Trans Tech Publications LTD, Switzerland, 1998.
• [5] J. Eckert, Mater. Sci Eng. A226-228, 364 (1997).
• [6] J. Morgiel, M. Faryna, W. Maziarz, T. Czeppe, P. Ochin, P. J. Dutkiewicz, Inżynieria Materiałowa 25, 224-227 (2004).
• [7] J. Morgiel, R Ochin, Foundation of Materials Design, ed. P. Zięba, Research Signpost (in print).
• [8] A. L. Greer, Nature 366, 303 (1993).
• [9] J. Morgiel, T. Czeppe, W. Maziarz, Ł. Major, P. Ochin, S. Anastasova, J. Dutkiewicz, Proceedings of Conference Metalurgia, Krynica, ed. Committee of Metallurgy PAN p. 453 (2006).
• [10] S. Pang, T. Zhang, K. Asami, A. Inoue, Mater. Sci. Eng.: A 375-377, 368-371 (2004).
• [11] S. Pang, T. Zhang, K. Asami, A. Inoue, Mater. Sci. Eng.: A 375-377, 368-371 (2004).
• [12] M. H. Lee, J. Y. Lee, D. H. Bae, W. T. Kim, D. J. Sordelet, D. H. Kim, Intermetallics 12, 1133-1137 (2004).
• [13] J. K. Lee, D. H. Bae, S. Yi, W. T. Kim, D. H. Kim, Journal of Non-Crystalline Solids 333, 212-220 (2004).
• [14] X. H. Lin, W. L. Johnson, J.Appl. Phys. 78, 6513 (1995).