LARGE-SCALE INHOMOGENETIES AND LONG-TERM RELAXATION IN Al-REM MELTS

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Long-term relaxation of large–scale inhomogeneities in aluminum – rare earth metal melts with a content of the latter in the range of 5–10 at % was previously observed when measuring viscosity and density, but did not manifest itself when measuring electrical resistance and magnetic susceptibility. This behavior could be related both to the specifics of the measured properties and to the size of the samples, which in the case of viscosity and density is much larger: 12–15 g with a diameter of a cylindrical crucible ~15 mm for viscosity and density, and less than 1 g with a crucible diameter of 6 and 4 mm for electrical resistance and magnetic susceptibility, respectively. To solve this problem, the time dependences of the electrical resistance of the Al91La9 melt were measured at 1060°C for samples of various sizes by the rotating magnetic field method, namely for standard (crucible diameter of 6 mm) and enlarged (crucible diameter of 10.5 mm) When the sample increases, the random measurement error increases, so additional measures had to be taken to stabilize the current in the coils, creating this field. It was found that with an increase in the mass of the sample to 2.15 g with a crucible diameter of 10.5 mm the large-scale heterogeneity that occurs during the melting process is manifested. It is interpreted as a compact “cloud” of intermetallic microparticles surrounded by a melt with a high content of REM. The sample relaxes to an equilibrium homogeneous state in a few hours. To speed up the process, additional exposure is required – heating to a high temperature, about 1500°C, which reduces the time to less than one minute. At the same time, in small (0.7 g with a crucible diameter of 6 mm) samples, the mentioned heterogeneity does not occur. The probable cause of the inhomogeneity is the flow of REM atoms to the surface and the reverse flow of aluminum atoms into the volume during crystallization, which is similar to liquation during the crystallization of cast iron and steel. The measurements carried out allow us to estimate the scale of the resulting inhomogeneities, which corresponds to the size of the enlarged sample.

About the authors

D. A. Yagodin

Institute of Metallurgy UB RAS

Email: ldson@yandex.ru
Russia, Yekaterinburg

L. D. Son

Institute of Metallurgy UB RAS; Ural State Pedagogical University

Author for correspondence.
Email: ldson@yandex.ru
Russia, Yekaterinburg; Russia, Yekaterinburg

References

  1. Lad’yanov V.I., Men’shikova S.G., Bel’tyukov A.L., Maslov V.V. Vliyaniye temperatury i vremeni izotermicheskoy vyderzhki na vyazkost’ i protsessy kristallizatsii rasplavov Al–Y vblizi evtekticheskogo sostava [Influence of temperature and time of isothermal holding on the viscosity and crystallization of Al–Y melts near the eutectic composition] // Izv. RAN. Ser. Fizicheskaya. 2010. 74. № 8. P. 1226–1228. [In Russian].
  2. Bel’tyukov A.L., Rusanov B.A., Yagodin D.A., Moroz A.I., Sterkhov Ye.V., Son L.D., Lad’yanov V.I. Relaksatsiya v amorfiziruyushchemsya rasplave Al–La [Relaxation in an amorphizing Al–La melt] // Rasplavy. 2022. № 5. P. 485–493. [In Russian].
  3. Beltyukov A.L., Rusanov B.A., Yagodin D.A. et. al. Relaxation processes in Al–R (R = Ce, Sm) glass-forming alloys // Solid State Communications. 2023. 60. 115044
  4. Inoue A. Amorphous, nanoquasicrystalline and nanocrystalline alloys in Al-based systems // Progress in Materials Science. 1998. 43. № 5. Р. 365–520.
  5. Shen Y., Perepezko J.H. Al-based amorphous alloys: glass-forming ability, crystallization behavior and effects of minor alloying additions // J. Alloys Compd. 2017. 707. Р. 3–11.
  6. Bel’tyukov A.L., Men’shikova S.G., Vasin M.G., Lad’yanov V.I., Korepanov A.Yu. Relaksatsionnyye protsessy v zhidkikh splavakh Al–Ni–(La/Y/Ce) [Relaxation processes in liquid alloys Al–Ni–(La/Y/Ce)] // Rasplavy. 2015. № 1. P. 3–16. [In Russian].
  7. Lad’yanov V.I., Men’shikova S.G., Vasin M.G. O nemonotonnykh relaksatsionnykh protsessakh v neravnovesnykh nanoobrazuyushchikh rasplavakh Al–PM–RZM [On nonmonotonic relaxation processes in nonequilibrium nanoforming Al–PM–REM melts] // Izv. RAN. Ser. Fizicheskaya. 2011. 75. № 11. P. 1514–1517. [In Russian].
  8. Bel’tyukov A.L., Rusanova A.I., Rusanov B.A., Sidorov V.Ye., Son L.D., Lad’yanov V.I. Osobennosti politerm vyazkosti i plotnosti stekloobrazuyushchikh rasplavov Al86(Ni, Co)8Tb6 s razlichnym sootnosheniyem Ni/Co [Peculiarities of viscosity and density polytherms of Al86(Ni, Co)8Tb6 glass-forming melts with different Ni/Co ratios] // Izv. VUZov. Fizika. 2023. 66. № 1. P. 9–15. [In Russian].
  9. Beltyukov A.L., Menshikova S.G., Lad’yanov V.I. Role of rare-earth metals (R) in the appearance of relaxation processes in AL-N-R metal melts // J. Phys.: Condens. Matter. 2023. 35. 314001.
  10. Vasin M.G., Lebedev V.G. To understanding of slow and non-monotonic relaxation in Al–Y eutectic melts // J. Non-Cryst. Solids. 2020. 543. 120131.
  11. Son L.D. Ustoychivost’ geterofaznykh neodnorodnostey v sisteme s rassloyeniyem [Stability of heterophase inhomogeneities in a system with stratification] // Izv. RAN. Ser. Fizicheskaya. 2022. 86. № 2. P. 199–204. [In Russian].
  12. Filippov V.V., Yagodin D.A., Shunyayev K.Yu., Leont’yev L.I. Elektrosoprotivleniye rasplavov Cu–Zr [Electrical resistance of Cu–Zr melts] // Dokl. Akademii nauk. 2018. 483. № 6. P. 646–649. [In Russian].
  13. Golikov I.N. Dendritnaya likvatsiya v stali [Dendritic segregation in steel]. M.: Metallurgizdat, 1958. [In Russian].
  14. Shevchenko V., Kononenko V., Kozhanov V. Segregatsiya v splavakh na osnove alyuminiya i yeye rol’ v razrabotke tekhnologiy polucheniya novykh materialov [Segregation in aluminum-based alloys and its role in the development of technologies for obtaining new materials] // Abstracts of the 9th All-Russian Conference on Metallic and Slag Melts (MISHR-9). Yekaterinburg, 1998. [In Russian].
  15. Men’shikova S.G., Shirinkina I.G., Brodova I.G., Brazhkin V.V. Struktura splava Al90Y10 pri kristallizatsii pod davleniyem [The structure of the Al90Y10 alloy during crystallization under pressure] // Rasplavy. 2019. № 1. P. 18–23. [In Russian].
  16. Vasin M.G., Lebedev V.G., Shklyaev K.Y., Menshikova S.G. About causes of slow relaxation of melted intermetallic alloys // printed in CALPHAD. 2023. https://doi.org/10.48550/arXiv.2304.06444

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (107KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Д.А. Ягодин, Л.Д. Сон

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».