Phase transformations upon crystallization of an Al87Ni6Nd7 amorphous alloy

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The crystallization process of an Al87Ni6Nd7 amorphous alloy has been studied. It has been established that the crystallization of an amorphous alloy occurs in three stages, and the temperatures and activation energies of each crystallization stage have been determined. At the first crystallization stage, Al nanocrystals are formed; at the second stage, in addition to Al nanocrystals, the crystals of an Al11Nd3 phase are precipitated from the remaining amorphous phase. At the third crystallization stage, a previously unknown crystalline phase is formed. The structure of the new phase has been determined.

About the authors

P. A. Uzhakin

Osipyan Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: uzhakin@issp.ac.ru
Russian Federation, ул. Акад. Осипьяна, 2, Московская обл., Черноголовка, 142432

V. V. Chirkova

Osipyan Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences

Email: uzhakin@issp.ac.ru
Russian Federation

N. A. Volkov

Osipyan Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences

Email: uzhakin@issp.ac.ru
Russian Federation

G. E. Abrosimova

Osipyan Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences

Email: uzhakin@issp.ac.ru
Russian Federation

A. S. Aronin

Osipyan Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences

Email: uzhakin@issp.ac.ru
Russian Federation, Chernogolovka, 142432

References

  1. Свирид А.Э., Пушин В.Г., Куранова Н.Н., Макаров В.В., Уксусников А.Н. Влияние термообработки на структуру и механические свойства нанокристаллического сплава Cu–14Al–3Ni, полученного кручением под высоким давлением // ФММ. 2021. Т. 122. № 9. С. 948–956. https://doi.org/10.31857/S0015323021090138
  2. Петрова А.Н., Бродова И.Г., Разоренов С.В., Шорохов Е.В., Акопян Т.К. Механические свойства Al–Zn–Mg–Fe–Ni-сплава эвтектического типа при разных скоростях деформации // ФММ. 2019. Т. 120. № 12. С. 1322–1328. https://doi.org/10.1134/s0015323019120131
  3. Бродова И.Г., Ширинкина И.Г., Астафьев В.В., Балушкин С.В., Куликов Г.В., Симонов А.Ю. Структурные исследования и реология схождения толстостенных оболочек из Al–Mg сплава // ФММ. 2023. Т. 124. № 12. С. 1211–1219. https://doi.org/10.31857/S0015323023600922
  4. Куранова Н.Н., Макаров В.В., Пушин В.Г. Атомная структура сплава Ti2NiCu после интенсивной пластической деформации кручением под высоким давлением и термообработки // ФММ. 2023. Т. 124. № 12. С. 1253–1260. https://doi.org/10.31857/S0015323023601502
  5. Занаева Э.Н., Базлов А.И., Убыйвовк Е.В., Милькова Д.А. Аморфные сплавы системы Fe–Co–Cr–B–Si для разработки наноструктурированных магнитотвердых материалов // ФММ. 2023. Т. 124. № 6. С. 453–459. https://doi.org/10.31857/s001532302360050
  6. Фирсова А.Г., Табачкова Н.Ю., Базлов А.И. Влияние высокотемпературной прокатки и отжига на структуру и свойства аморфного сплава на основе циркония // ФММ. 2021. Т. 122. № 8. С. 845–850. https://doi.org/10.31857/s0015323021080064
  7. Louzguine D.V., Inoue A. Crystallization behaviour of Al-based metallic glasses below and above the glass-transition temperature // J. Non-Cryst. Solids. 2002. V. 311. № 3. P. 281. https://doi.org/10.1016/s0022-3093(02)01375-3
  8. Perepezko J.H. Nucleation-controlled Reactions and Metastable Structures // Prog. Mater. Sci. 2004. V. 49. № 3–4. P. 263–284. https://doi.org/10.1016/S0079-6425(03)00028-8
  9. Louzguine-Luzgin D., Inoue A. Nano-devitrification of glassy alloys // J. Nanosci. Nanotechnol. 2005. V. 5. P. 999. https://doi.org/10.1166/jnn.2005.158
  10. Mu J., Fu H., Zhu Z., Wang A., Li H., Hu Z.Q., Zhang H. Synthesis and properties of Al–Ni–La bulk metallic glass // Adv. Eng. Mater. 2009. V. 11. № 7. P. 530–532. https://doi.org/10.1002/adem.200900100
  11. Yang B.J., Yao J.H., Chao Y.S., Wang J.Q., Ma E. Developing aluminum-based bulk metallic glasses // Phil. Mag. 2010. V. 90. № 23. P. 3215–3231. https://doi.org/10.1080/14786435.2010.484401
  12. Tkach V.I., Rassolov S.G., Popov V.V., Maksimov V.V., Maslov V.V., Nosenko V.K., Aronin A.S., Abrosimova G.E., Rybchenko O.G. Complex crystallization mode of amorphous/nanocrystalline composite Al86Ni2Co5.8Gd5.7Si0.5 // J. Non-Cryst. Solids. 2011. V. 357. № 7. P. 1628. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2011.02.029
  13. Du S.Z., Li C.C., Pang S.Y., Leng J.F., Geng H.R. Influences of melt superheat treatment on glass forming ability and properties of Al84Ni10La6 alloy // Mater. Des. 2013. V. 47. P. 358–364. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2012.12.002
  14. Abrosimova G., Volkov N., Pershina E., Tuan Т. V., Aronin A. Amorphous structure rejuvenation under cryogenic treatment of Al-based amorphous-nanocrystalline alloys // J. Non-Cryst. Solids. 2019. V. 528. P. 119751. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2019.119751
  15. Aronin A., Abrosimova G. Specific Features of Structure Transformation and Properties of Amorphous-Nanocrystalline Alloys // Metals. 2020. V. 10. № 3. P. 358. https://doi.org/10.3390/met10030358
  16. Abrosimova G., Chirkova V., Pershina E., Volkov N., Sholin I., Aronin A. The effect of free volume on the crystallization of Al87Ni8Gd5 amorphous alloy // Metals. 2022. V. 12. № 2. P. 332. https://doi.org/10.3390/met12020332
  17. Абросимова Г.Е., Аронин А.С. Об образовании метастабильных фаз при кристаллизации аморфных сплавов на основе железа // Кристаллография. 2020. Т. 65. № 2. С. 450–454. https://doi.org/10.31857/S0023476120030030
  18. Saida J., Matsushita M., Zhang T., Inoue A., Chen M.W., Sakurai T. Precipitation of icosahedral phase from a supercooled liquid region in Zr65Cu7.5Al7.5 Ni10Ag10 metallic glass // Appl. Phys. Lett. 1999. V. 75. № 22. P. 3497–3499. https://doi.org/10.1063/1.125367
  19. Абросимова Г.Е., Аронин А.С., Матвеев Д.В., Молоканов В.В. Образование и структура нанокристаллов в массивном металлическом стекле Zr50Ti16Cu15Ni19 // ФТТ. 2004. Т. 46. № 12. С. 2119.
  20. Louzguine-Luzgin D.V., Bazlov A.I., Ketov S.V., Inoue A. Crystallization behavior of Fe- and Co-based bulk metallic glasses and their glass-forming ability // Mater. Chem. Phys. 2015. V. 162. P. 197. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2015.05.058
  21. Abrosimova G., Aronin A. The increase of strength properties at nanocrystal formation // Mater. Lett. 2017. V. 206. P. 64. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2017.06.098
  22. Battezzati L., Rizzi P., Rontó V. The difference in devitrification paths in Al87Ni7Sm6 and Al87Ni7La6 amorphous alloys // Mat. Sci. and Eng. А. 2002. V. 375–377. P. 927. https://doi.org/10.1016/j.msea.2003.10.042
  23. Huang Z.H., Li J.F., Rao Q.L., Zhou Y.H. Primary crystallization of Al–Ni–Re amorphous alloys with different type and content of re // Mat. Sci. and Eng. А 2008. V. 489. № 1–2. P. 380. https://doi.org/10.1016/j.msea.2007.12.027
  24. Mika T., Karolus M., Boichyshyn L., Haneczok G., Kotur B., Nosenko V. Crystallization of Al87Y5Ni8 amorphous alloys doped with Dy and Fe // Chem. Met. Alloys. 2012. V. 5. P. 50.
  25. Villars P. (Chief Editor) PAULING FILE in: Inorganic Solid Phases, Springer Materials (online database), Springer, Heidelberg (ed.) Springer Materials. https://materials.springer.com/isp/crystallographic/docs/sd_1601445 15.05.2024
  26. Villars P. (Chief Editor) PAULING FILE in: Inorganic Solid Phases, Springer Materials (online database), Springer, Heidelberg (ed.) Springer Materials. https://materials.springer.com/isp/crystallographic/docs/sd_0250405 15.05.2024
  27. Anghelus A., Avettand-Fenoel M.-N., Cordier C., Taillard R. Thermal crystallization of an Al88Ni6Sm6 metallic glass // J. Alloys Compd. 2015. V. 65. P. 454. http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.08.102
  28. Gu X.J., Jin H.J., Zhang H.W., Wang J.Q., Lu K. Pressure-enhanced thermal stability against eutectic crystallization in Al-based metallic glasses // Scripta Mater. 2001. V. 45. № 9. P. 1091–1097. https://doi.org/10.1016/S1359-6462(01)01145-9
  29. Li G.H., Wang W.M., Ma H.J., Li R., Zhang Z.H., Niu Y.C., Qu D.J. Effect of different annealing atmospheres on crystallization and corrosion resistance of Al86Ni9La5 amorphous alloy // Mat. Chem. and Phys. 2011. V. 125. P. 136. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2010.08.084
  30. Rizzi P., Battezzati P. Mechanical properties of Al based amorphous and devitrified alloys containing different rare earth elements // J. Non-Cryst. Solids. 2004. V. 344. № 1–2. P. 94. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2004.07.022
  31. Ronto V., Battezzati L., Yavari A.R., Tonegaru M., Lupu N., Heunen G. Crystallization behaviour of Al87Ni7La6 and Al87Ni7Sm6 amorphous alloys // Scripta Mater. 2004. V. 50. № 6. P. 839. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2003.12.012
  32. Bazlov A.I., Tabachkova N.Yu., Zolotorevsky V.S., Louzguine-Luzgin D.V. Unusual crystallization of Al85Y8Ni5Co2 metallic glass observed in situ in TEM at different heating rates // Intermetallics 2018. V. 94. № 6. P. 192. https://doi.org/10.1016/j.intermet.2017.12.024
  33. Cuevas F.G., Lozano-Perez S., Aranda R.M., Caballero E.S. Crystallisation of amorphous Al–Sm–Ni–(Cu) alloys // Intermetallics. 2019. V. 112. P. 106537. https://doi.org/10.1016/j.intermet.2019.106537
  34. Cuevas F.G., Lozano-Perez S., Aranda R.M., Astacio R. Crystallization process and microstructural evolution of melt spun Al–RE–Ni–(Cu) ribbons // Metals. 2020. V. 10. № 4. P. 443. https://doi.org/10.3390/met10040443
  35. Aronin A., Matveev D., Pershina E., Tkatch V., Abrosimova G. The effect of changes in Al-based amorphous phase structure on structure forming upon crystallization // J. Alloys Compd. 2017. V. 715. P. 176–183. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.04.305
  36. Battezzati L., Pozzovivo S., Rizzi P. Phase Transformations in Al87Ni7Ce6 and Al87Ni7Nd6 Amorphous Alloys // Mat. Trans. 2002. V. 43. № 10. P. 2593. https://doi.org/10.2320/matertrans.43.2593
  37. Battezzati L., Kusy’ M., Rizzi P., Rontó V. Devitrification of Al-Ni-Rare earth amorphous alloys // J. Mat. Sci. 2004. V. 39. P. 3927. https://doi.org/10.1023/B:JMSС. 0000031473.19334.5b
  38. Villars P. (Chief Editor) PAULING FILE in: Inorganic Solid Phases, Springer Materials (online database), Springer, Heidelberg (ed.). https://materials.springer.com/isp/crystallographic/docs/sd_1633312 15.05.2024
  39. Villars P. (Chief Editor) PAULING FILE in: Inorganic Solid Phases, Springer Materials (online database), Springer, Heidelberg (ed.). https://materials.springer.com/isp/crystallographic/docs/sd_1011587 15.05.2024
  40. Villars P. (Chief Editor) PAULING FILE in: Inorganic Solid Phases, Springer Materials (online database), Springer, Heidelberg (ed.). https://materials.springer.com/isp/crystallographic/docs/sd_1633311 15.05.2024

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».