- PII
- 10.31857/S086957332406101106-1
- DOI
- 10.31857/S086957332406101106
- Publication type
- Article
- Status
- Published
- Authors
- Volume/ Edition
- Volume / Issue number 6
- Pages
- 101-106
- Abstract
- Проведено комплексное исследование процессов кристаллизации расплавов на базе системы Fe-B при их глубоких переохлаждениях. Для изучения особенностей протекающих процессов использовали сочетание экспериментальных методов и методов математического моделирования. Калориметрическими и рентгеноструктурными исследованиями аморфных лент, получаемых из расплавов Fe-B, показано, что при глубоком переохлаждении расплава на медном вращающемся барабане формируются кристаллы Fe, Fe2B и метастабильной фазы Fe3B. Полученная лента является рентгеноаморфной, кристаллы по-видимому имеют наноразмеры и механически между собой не взаимодействуют. Результаты эксперимента позволили уточнить теоретическое описание роста отдельных кристаллов каждой из фаз методами неравновесной термодинамики. При проведении расчетов использовали ранее разработанную модель роста кристалла, учитывающую взаимосвязанные диффузионные процессы в системе кристалл—расплав, а также процессы на поверхности раздела фаз. Проведенные расчеты позволили изучить закономерности изменения скоростей роста кристаллов каждой фазы в зависимости от переохлаждения расплава. Полученная методика позволяет моделировать процессы кристаллизации расплава в зависимости от режима охлаждения.
- Keywords
- Date of publication
- 01.06.2024
- Year of publication
- 2024
- Number of purchasers
- 0
- Views
- 25
References
- 1. Wang, A. Composition design of high BsFe-based amorphous alloys with good amorphous-forming ability / A. Wang, C. Zhao, A. He, H. Men, C. Chang, X. Wang // J. Alloys Comp. 2016. V.656. P.729—734.
- 2. Van Rompaey, T. Thermodynamic optimization of the B-Fe system / T. Van Rompaey, K.C. Hari Kumar, P. Wollants // J. Alloys Comp. 2002. V.334. №1—2. P.173—181.
- 3. Tarabaev, L. Formation of dissi pative structures during crystallization of supercooled melts / L. Tarabaev, V. Esin // Supercooling, Rijeka, Croatia : InTech, 2012. P.105—122.
- 4. Kuang, W. Eutectic dendrite growth in undercooled Fe83B17 alloy : Experiments and modeling / W. Kuang, C. Karrasch, H. Wang, F. Liu, D.M. Herlach // Scripta Materialia. 2015. V.105. P.34—37.
- 5. Wu, X.H. Prediction of the glass-forming ability of Fe-B binary alloys based on a continuum-field-multiphasefield model / X.H. Wu, G. Wang, D.C. Zeng, Z.W. Liu // Computational Mater. Sci. 2015. V.108. P.27—33.
- 6. Konstantinidis, N. Morphology and magnetic properties of rapidly quenched Fe-B alloys / N. Konstantinidis, A. Fos, P. Svec, N. Papadopoulos, P. Vourna, E. Hristoforou // J. Magn. Magn. Mater. 2022. V.564. Art.170054.
- 7. Dudorov, M.V. The degree of metallic alloys crystallinity formed under various supercooling conditions / M.V. Dudorov, A.D. Drozin, R.S. Morozov, V.E. Roshchin, D.A. Zherebtsov // Crystals. 2024. V.14. №1. P. 48.
- 8. Battezzati, L. Undercooling of Ni-B and Fe-B alloys and their metastable phase diagrams / L. Battezzati, C. Antonione, M. Baricco // J. Alloys Comp. 1997. V.247. №1—2. P.164—171.
- 9. Yang, C. Metastable phase formation in eutectic solidification of highly undercooled Fe83B17 alloy melt / C. Yang, G. Yang, F. Liu, Y. Chen, N. Liu, D. Chen, Y. Zhou // Physica B : Condensed Mater. 2006. V.373. №1. P.136—141.
- 10. Ma, C. Solidification behavior of undercooled Fe75B25 alloy / C. Ma, L. Yang, J. Li // Metals. 2023. V.13. №8. Art.1450.
- 11. Ладьянов, В.И. Об условиях образования различных модификаций фазы Fe3B при кристаллизации сплава Fe79,5B20,5 / В.И. Ладьянов, В.А. Волков, А.А. Суслов // Вест. Удмурт. ун-та. Физика. 2006. №4. С.145—150.
- 12. Baker, J.C. Solute trapping by rapid solidification / J.C. Baker, J.W. Gahn // Acta Metallurgica. 1969. V.17. №5. P.575—578.
- 13. Aziz, M.J. Continuous growth model for interface motion during alloy solidification / M.J. Aziz, T. Kaplan // Acta Metallurgica. 1988. V.36. №8. P.2335—2347.
- 14. Herlach, D.M. Metastable solids from undercooled melts / D.M. Herlach, P.K. Galenko, D. Holland-Moritz. — Amsterdam ; London : Elsevier, 2007. 432 p.
- 15. Galenko, P.K. Local non-equilibrium effect on the growth kinetics of crystals / P.K. Galenko, V. Ankudinov // Acta Materialia. 2019. V.168. P.203—209.
- 16. Sobolev, S.L. Local non-equilibrium diffusion model for solute trapping during rapid solidification / S.L. Sobolev // Acta Materialia. 2012. V.60. №6—7. P.2711—2718.
- 17. Dudorov, M.V. Mathematical model of solidification of melt with high-speed cooling / M.V. Dudorov, A.D. Drozin, A.V. Stryukov, V.E. Roshchin // J. Physics : Condensed Mater. 2022. V.34. №44. Art.444002.
- 18. Paul, T. Kinetics of isochronal crystallization in a Febased amorphous alloy / T. Paul, A. Loganathan, A. Agarwal, S.P. Harimkar // J. Alloys Comp. 2018. V.753. P.679—687.
- 19. Kuji, C. Crystallization behavior and machining properties of annealed Fe-Si-B-Cr amorphous alloys / C. Kuji, K. Takenaka, M. Mizutani, K. Shimada, T. Kuriyagawa, T.J. Konno // J. Mater. Sci. 2021. V.56. P.16697—16711.
- 20. Wang, A. Fe-based amorphous alloys for wide ribbon production with high Bs and outstanding amorphous forming ability / A. Wang, C. Zhao, H. Men, A. He, C. Chang, X. Wang, R.-W. Li // J. Alloys Comp. 2015. V.630. P.209—213.
- 21. Quirinale, D.G. Synergistic stabilization of metastable Fe23B6 and -Fe in undercooled Fe83B17 / D.G. Quirinale, D.G. Rustan, A. Kreyssig, A.I. Goldman // Applied Physics Letters. 2015. V.24. №106. Art.241906.
- 22. Dudorov, M.V. Variational theory of crystal growth in multicomponent alloys / M.V. Dudorov, A.D. Drozin, V.E. Roshchin // Crystals. 2022. V.12. №11. Art.1522.
- 23. Dudorov, M.V. Variational theory of crystal growth and its application for analysis of forming processes for metastable phases in overcooled metallic melts with eutectic composition / M.V. Dudorov, A.D. Drozin, A.V. Stryukov, V.E. Roshchin // CIS Iron Steel Rev. 2021. V.22. P.48—54.
- 24. Lipton, J. Dendritic growth into undercooled alloy metals / J. Li pton, M.E. Glicksman, W. Kurz // Mater. Sci. Eng. 1984. V.65. №1. P.57—63.
- 25. Wei, B. Dendritic and eutectic solidification of undercooled Co-Sb alloys / B. Wei, D.M. Herlach, B. Feuerbacher, F. Sommer // Acta Metallurgica et Materialia. 1993. V.41. №6. P.1801—1809.
