Amorfizacja stopów z zakresem niemieszalności w stanie ciekłym

Abstract

Microstructures of the multicomponent $Fe-Cu$-based alloys with positive heat of mixing are presented. The existence of liquid/liquid phase separation, both after slow and rapid cooling, was proved by occurrence of distinct regions of different compositions. Change of the iron and copper content influences on the volume fractions of both liquids, the $Fe$- and the $Cu$-rich. respectively. Both melts can constitute either the matrix or spherical precipitates, depending on chemical composition. Significant influence of the melt ejection temperature on the microstructure of rapidly cooled ribbons was proved. Microstructure of alloys melt-spun from liquid miscibility gap consists of large, non-uniform areas. After melt spinning from homogeneous melts region, one of the previously existing melts constitutes the matrix, whereas the other formed spherical precipitates. For solidified $Fe_{30}Cu_{32}Si_{13}B_{9}Al_{8}Ni_{6}Y_{2}$ alloy the matrix is composed of the $Cu$-rich crystalline phase. During cooling of this alloy through the liquid miscibility gap. a precipitation of the $Fe$-rich spherical particles from the $Cu$-rich melt occurred, which were frozen later on. In case of $Fe_{37}Cu_{25}Si_{13}B_{9}Al_{8}Ni_{6}Y_{2}$ and $Fe_{44}Cu_{18}Si_{13}B_{9}Al_{8}Ni_{6}Y_{2}$ alloys the matrix is composed of the $Fe$-rich amorphous phase. The $Cu$-rich spherical particles, formed during cooling of the $Fe$-rich melt, crystallized as a metastable $Cu_{3}Al$ phase. During subsequent heating of the ribbons this phase undergoes transition to more thermodynamically stable $Cu_{3,4}Al_{0,6}$ phase. W pracy opisano mikrostruktury stopów na osnowie $Fe-Cu$, charakteryzujących się dodatnim ciepłem tworzenia roztworu. Zarówno po wolnym jak i szybkim chłodzeniu, stwierdzono istnienie zakresu niemieszalności cieczy, w którym stopy doznają podziału na dwie ciecze o zróżnicowanym składzie chemicznym. Zmiana zawartości $Fe$ i $Cu$ wpływa istotnie na ułamki faz ciekłych, bogatych odpowiednio w żelazo lub miedź. Obie ciecze po zakrzepnięciu, w zależności od składu chemicznego stopu, stanowić mogą osnowę bądź też występować w postaci kulistych wydzieleń. Wykazano istotny wpływ temperatury odlewania stopów na mikrostrukturę szybko chłodzonych taśm. Mikrostruktura stopów odlanych z zakresu niemieszalności cieczy charakteryzuje się obecnością dużych, niejednorodnych obszarów. Po odlaniu z zakresu jednorodne) cieczy, jedna z uprzednio istniejących cieczy stanowi osnowę, zaś druga kuliste wydzielenia rozmieszczone w osnowie. Wówczas po zakrzepnięciu osnowę stopu $Fe_{30}Cu_{32}Si_{13}B_{9}Al_{8}Ni_{6}Y_{2}$ stanowi krystaliczna faza bogata w $Cu$. W trakcie przez zakres niemieszalności cieczy, z cieczy bogatej w $Cu$ wydzielały się krople fazy ciekłej bogatej w $Fe$, które następnie uległy zeszkleniu. W stopach $Fe_{37}Cu_{25}Si_{13}B_{9}Al_{8}Ni_{6}Y_{2}$ oraz $Fe_{44}Cu_{18}Si_{13}B_{9}Al_{8}Ni_{6}Y_{2}$ amorficzna faza bogata w $Fe$ stanowi osnowę. Kuliste cząstki fazy ciekłej bogatej w $Cu$. wydzielone podczas chłodzenia z fazy ciekłej bogatej w $Fe$. skrystalizowały w postaci metastabilnej fazy $Cu_{3}Al$, która następnie podczas nagrzewania uległa rozpadowi na fazę $Cu_{3,4}Al._{0,6}$, zbliżając układ do stanu równowagi.