Влияние высокотемпературной термообработки на эволюцию композиционного состава поверхности быстрозатвердевших фольг сплава Al–Mg–Li–Sc–Zr

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследовано влияние высокотемпературного отжига на состав поверхностных слоев быстрозатвердевших фольг сплава Al−Mg−Li−Sc−Zr (1421), полученных центробежной закалкой из расплава, при нагреве до 380°C на воздухе в зависимости от времени выдержки. Элементное картирование поверхности фольг, отожженных в течение 1 ч, проведено методом растровой электронной микроскопии с применением энергодисперсионного анализатора. Глубинное распределение лития после отжига образцов в течение 1, 2 и 8 ч изучено методом мгновенных ядерных реакций. После кратковременного отжига в течение 1 ч обнаружено формирование градиента состава с повышенным содержанием основных легирующих элементов в поверхностных слоях отожженных фольг. Толщина диффузионного слоя, обогащенного литием, составляет около 3.3 мкм. В приповерхностном слое толщиной 0.3 мкм средняя концентрация лития составляет 30 ат. %. В отличие от контактной поверхности, немонотонный характер концентрационных профилей лития в фольге вблизи “свободной” (верхней) поверхности включает наличие резкого максимума на глубине 0.3 мкм: содержание лития возрастает с 20 ат. % в тонком поверхностном слое (0.1 мкм) до 40 ат. %. В процессе отжига с ростом времени выдержки наблюдается интенсивный массоперенос атомов лития в глубь фольг. Толщина диффузионного слоя увеличивается в 4 раза.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. А. Столяр

Белорусский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: uyluana@gmail.com
Белоруссия, Минск

В. Г. Шепелевич

Белорусский государственный университет

Email: uyluana@gmail.com
Белоруссия, Минск

И. И. Ташлыкова-Бушкевич

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники

Email: iya.itb@bsuir.by
Белоруссия, Минск

Р. Ву

Харбинский инженерный университет

Email: uyluana@gmail.com
Китай, Харбин

Э. Вендлер

Йенский университет им. Фридриха Шиллера

Email: uyluana@gmail.com
Германия, Йена

Список литературы

  1. Pinomaa T., Laukkanen A., Provatas N. // MRS Bull. 2020. V. 45. № 11. P. 910. https://doi.org/10.1557/mrs.2020.274
  2. Kurz W., Rappaz M., Trivedi R. // Int. Mater. Rev. 2020. V. 66. № 1. P. 30. https://doi.org/10.1080/09506608.2020.1757894
  3. Gu Y., He X., Han D. // Computational Mater. Sci. 2021. V. 199. P. 110812. https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2021.110812
  4. Tsaknopoulos K., Walde C., Champagne Jr.V., Cote D. // JOM. 2019. V. 71. № 1. P. 435. https://doi.org/10.1016/j.msea.2018.09.017
  5. Маликов А.Г., Голышев А.А., Витошкин И.Е. // Прикладная механика и техническая физика. 2023. Т. 64. № 1. С. 36. https://doi.org/10.15372/PMTF202215159
  6. Wang Y., Zhang Z., Wu R., Sun J., Jiao Y., Hou L., Zhang J., Li X., Zhang M. // Mater. Sci. Eng. A. 2019. V. 745. № 1. P. 411. https://doi.org/10.1016/J.MSEA.2019.01.011
  7. Андрюшкин А.Ю., Галинская О.О., Сигаев А.Б. // Балтийский государственный технический унивеситет. 2015. 104 с.
  8. Антипов В.В., Колобнев Н.И., Хохлатова Л.Б. // Авиационные материалы и технологии. 2012. № 5. С. 183.
  9. Овсянников Б.В. // Технология легких сплавов. 2014. № 1. С. 97.
  10. Kuang Q., Wang R., Peng C., Cai Z. // J. Alloys Compd. 2021. V. 883. P. 160937. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.160937
  11. Gancarz T., Dobosz A., Bogno P., Cempura G., Schell N., Chulist R., Henein H. // Materials Characterization. 2021. V. 178. P. 111290. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2021.111290
  12. Степанова М.Г., Валяева В.И., Герчикова Н.С., Пархоменко Н.А. // Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов. 1983. № 7. С. 22.
  13. Бродова И.Г., Петрова А.Н., Ширинкина И.Г. // Известия РАН. Сер. физ. 2012. Т. 76. № 11. С. 1378.
  14. Furukawa M., Berbon P.B., Langdon T.G., Horita Z., Nemoto M., Tsenev N.K., Valiev R.Z. // Metall. Mater. Trans. A. 1998. V. 29. P. 169. https://doi.org/10.1007/s11661-998-0170-6
  15. Кайгородова Л.И., Распосиенко Д.Ю., Пушин В.Г., Пилюгин В.П., Смирнов С.В. // Физика металлов и металловедение. 2019. Т. 120. № 2. С. 169.
  16. Malikov A., Orishich A., Bulina N., Karpov E., Sharafutdinov M. // Mater. Sci. Eng. A. 2019. V. 765. P. 138302. https://doi.org/10.1016/j.msea.2019.138302
  17. Сивцова П.А., Шепелевич В.Г. Быстрозакаленные материалы и покрытия. // Сборник трудов 7-й Всероссийской с международным участием научно-технической конференции, Москва. 2008. С. 10.
  18. Шепелевич В.Г. // Вестник Белорусского государственного университета. Сер. 1. Физика. Математика. Информатика. 2014. № 2. С. 13.
  19. Ценев Н.К., Перевезенцев В.Н., Щербань М.Ю., Ценев А.Н. // Журнал технической физики. 2010. Т. 80. № 6. С. 68.
  20. Нохрин А.В., Шадрина Я.С., Чувильдеев В.Н., Копылов В.И., Бобров А.А., Лихницкий К.В. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2022. № 1. С. 24.
  21. Шепелевич В.Г., Бушкевич И.А., Вендлер Э., Ташлыкова-Бушкевич И.И. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2019. № 6. С. 101. https://doi.org/10.1134/S020735281906012X
  22. Столяр И.А., Шепелевич В.Г., Wendler E., Ташлыкова-Бушкевич И.И. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2021. № 7. С. 96. https://doi.org/10.31857/S1028096021070190
  23. Столяр И.А., Шепелевич В.Г., Ташлыкова-Бушкевич И.И., Wendler E. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2023. № 2. С. 23. https://doi.org/10.31857/S1028096023020139
  24. Mayer M. SIMNRA, a simulation program for the analysis of NRA, RBS and ERDA. New York: American Institute of Physics, 1999. 541 p.
  25. Gurbich A.F. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2010. V. 268. P. 1703. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2010.02.011
  26. Ташлыкова-Бушкевич И.И., Шепелевич В.Г., Столяр И.А., Романчук А.В., Япс А.Р. Быстрозакаленные материалы и покрытия. // Труды XVII Международной научно-технической конференции, Москва. 2020. С. 40.
  27. Вершинин Г.А. // Международный научно-исследовательский журнал. 2015. №. 8-2 (39). С. 95.
  28. Ташлыкова-Бушкевич И.И., Яковенко Ю.С., Шепелевич В.Г., Ташлыков И.С. // Физика и химия обработки материалов. 2016. № 3. С. 65.
  29. Schoeberl T., Kumar S. // J. Alloy Compd. 1997. V. 255. P. 135. https://doi.org/10.1016/S0925-8388(96)02818-6
  30. Soni K.K., Williams D.B., Newbury D.E., Gillen G., Chi P., Bright D.S. // Metall. Mater. Trans. A. 1993. V. 24. P. 2279. https://doi.org/10.1007/BF02648601
  31. Harvey J.-P., Singh S., Oishi K., Acheson B., Turcotte R., Pilon D., Lavoie J., Gange B. // Mater. Des. 2021. V. 198. P. 109293. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2020.109293
  32. Елагин В.И., Захаров В.В., Павленко С.Г., Ростова Т.Д. // Физика металлов и металловедение. 1985. Т. 60. С. 97.
  33. Fuller C.B., Seidman D.N. // Acta Materialia. 2005. V. 53. P. 5415. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2005.08.015
  34. Wang Y., Zhang S., Wu R., Turakhodjaev N., Hou L., Zhang J., Betsofen S. // J. Mater. Sci. Technol. 2021. V. 61. P. 197. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2020.05.061
  35. Zhu Y., Zhou M., Geng Y., Zhang S., Xin T., Chen G., Zhou Y., Zhou X, Wu R., Shi Q. // J. Mater. Sci. Technol. 2024. V. 184. P. 245. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2023.10.019
  36. Дехтяр И.Я. // УФН. 1957. Т. 62. С. 99.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Изображение контактирующей с воздухом поверхности быстрозатвердевшей фольги сплава 1421, отожженной при 380°С в течение 1 ч: РЭМ-изображение, полученное в режиме детектирования вторичных электронов, участка фольги (а) и соответствующая РСМА-карта распределения основных химических элементов по поверхности (б), а также распределение элементов, полученное в характеристическом рентгеновском излучении атомов углерода (в), кислорода (г), магния (д), алюминия (е), циркония (ж) и скандия (з).

Скачать (624KB)
Метаданные
3. Рис. 2. РСМА-спектр, полученный для участка фольги сплава 1421 (изображение которого дано на рис. 1а), с характеристическими линиями химических элементов.

Скачать (53KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Экспериментальные спектры (точки) протонов с энергией 1.4 МэВ, обратно рассеянных быстрозатвердевшей фольгой сплава 1421, отожженной при 380°С в течение 1 ч: (а) — поверхность А; (б) — поверхность Б. Сплошная серая линия — результат моделирования в программе SIMNRA. Показаны кинематические границы и парциальные спектры ряда Li, C, O и Al.

Скачать (173KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Экспериментальные спектры α-частиц из реакции 7Li(p, α)4He для поверхностей А (1) и Б (2) фольг сплава 1421, отожженных при 380°С в течение 1 (а); 2 (б); 8 ч (в).

Скачать (135KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Распределение по глубине атомов лития в области поверхностей А (а) и Б (б) фольг сплава 1421, отожженных при 380°С в течение 1 (1); 2 (2); 8 ч (3).

Скачать (136KB)
Метаданные

© Институт физики твердого тела РАН, Российская академия наук, 2025