Блог

Sep 01, 2023

Структура и некоторые свойства Al

Scientific Reports Volume 12, Номер статьи: 14194 (2022) Цитировать эту статью 1371 Доступов 3 Цитирования Детали метрики Целью исследования было дополнение данных по сплаву Al65Cr20Fe15

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 14194 (2022) Цитировать эту статью

1371 Доступов

3 цитаты

Подробности о метриках

Целью исследования было дополнение данных о сплаве Al65Cr20Fe15 с бинарной фазовой структурой и сплаве Al71Cr24Fe5 с многофазной структурой, полученном с двумя разными скоростями охлаждения из жидкого состояния. Наличие структурно сложной фазы Al65Cr27Fe8 подтверждено методами нейтронографии, сканирующей электронной микроскопии с анализом химического состава и просвечивающей электронной микроскопии. Кроме того, в сплаве Al71Cr24Fe5 при обеих скоростях охлаждения из жидкого состояния была идентифицирована фаза Al8Cr5 со структурой γ-латуни. В связи с интересными особенностями структурно сложных сплавов были исследованы износостойкость, магнитные свойства и продукты коррозии после проведения электрохимических испытаний. По результатам измерений штифт-диск наблюдался меньший коэффициент трения для сплава Al65Cr20Fe15 (µ ≈ 0,55) по сравнению с многофазным сплавом Al71Cr24Fe5 (µ ≈ 0,6). Средняя твердость двухфазного сплава Al65Cr20Fe5 (HV0,1 = 917 ± 30) была выше по сравнению с многофазным сплавом Al71Cr24Fe5 (HV0,1 = 728 ± 34) и однофазными сплавами Al–Cr–Fe, описанными в литературе. Более того, было продемонстрировано благоприятное влияние быстрого затвердевания на твердость. Сплавы Al65Cr20Fe15 и Al71Cr24Fe5 показали парамагнитное поведение, однако быстро затвердевший сплав Al71Cr24Fe5 показал увеличение магнитных свойств. Исследуемые сплавы характеризовались наличием пассивных слоев после электрохимических испытаний. Повышенное количество оксидов на поверхности сплава Al71Cr24Fe5 зафиксировано за счет положительного влияния хрома на стабилизацию пассивного слоя.

Сложные металлические сплавы (КМА) представляют собой интерметаллические кристаллические соединения. CMA состоят из структурно сложных фаз сплава (SCAP)1. Они характеризуются большими элементарными ячейками, которые могут состоять из тысяч атомов. К структурам типа SCAP относят кристаллы, содержащие в ячейке несколько десятков атомов2, квазикристаллы и их аппроксиманты3. Сложные металлические сплавы обладают интересными физико-химическими свойствами, такими как высокая твердость, низкий коэффициент трения и хорошая коррозионная стойкость4,5. Кроме того, СКАП, свободные от структурных дефектов, могут характеризоваться высокой степенью магнитного порядка6. Совокупность уникальных характеристик сплавов со сложной структурой обусловлена ​​различиями в транспорте электронов и фононов из-за разного атомного строения классических кристаллических решеток2,7. Основными ограничениями для разработки этой группы материалов является изготовление структурно сложных однофазных сплавов и вычислительные и теоретические ресурсы для их описания6. По физико-химическим свойствам сложные металлические сплавы имеют потенциальное применение в качестве термоэлектрических, каталитических и конструкционных материалов (в том числе в высоконагруженных деталях спутников)3,5,6. CMA могут применяться в композитах или в качестве материалов для покрытия из-за пониженного коэффициента трения4,5,8.

Сплавы Al–Cr–Fe, Al–Cu–Fe и Al–Cu–Fe–Cr были отнесены к ХМА из-за наличия структурно сложных фаз сплава4. Появление фаз γ-латуни часто наблюдалось при получении квазикристаллов и их аппроксимантов в Al–Cr9,10, Al–Cr–Fe2,4,8,11,12,13,14, Al–Cu15,16 и Химический состав Al–Cu–Cr17,1812. Донг9 заявил, что фазы γ-латуни являются приближением квазикристаллов. Аналогично, Вейс и др.19 указали, что фаза Al65Cr27Fe8 представляет собой соединение CMA со структурой γ-латуни, которую можно рассматривать как аппроксимант квазикристаллических икосаэдрических и декагональных фаз. В других публикациях4,11 сплавы Al64.2Cr27.2Fe8.1 и Al66.9Cu11.6Fe11.6Cr10.6 структурно сложных сплавов получали методом горячего спекания порошков в виде валков диаметром 20 мм и затем подвергали термическая обработка. На основе рентгеноструктурного анализа идентифицирована фаза Al8Cr5 для сплава Al64,2Cr27,2Fe8.1 и фаза Al6,5Cr0,5Cu2Fe для сплава Al66,9Cu11,6Fe11,6Cr10,6. Авторы11 пришли к выводу, что фаза Al8Cr5 (γ-латунь) изоструктурна фазе Al65Cr27Fe8.