Фазовые переходы порядок–беспорядок в сплавах Fe81Ga19-RE (RE = Dy, Er, Tb, Yb) по данным дифракции нейтронов

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Приведены новые данные о фазовых составах и структурных превращениях в ряде сплавов Fe81Ga19, легированных микродобавками (≤ 0.2 ат.%) редкоземельных элементов, полученные в нейтронных дифракционных экспериментах, выполненных с высоким разрешением и в режиме непрерывного сканирования по температуре при нагреве до 900 °C и последующем охлаждении. Установлено, что структурные перестройки протекают в целом одинаково как в исходном Fe81Ga19 сплаве, так и в его легированных аналогах. Медленный нагрев и последующее охлаждение сплавов (скорость ±2 °C/мин) приводит к формированию кластеров фазы D03 с размерами в диапазоне (200–300) Å в матрице неупорядоченной фазы А2. Размеры и объемная доля кластеров (~0.3 от объема образца) слабо зависят от конкретного состава. Степень упорядочения атомной структуры кластеров изменяется с температурой по закону, характерному для фазовых переходов 2-го рода, и близка к единице при комнатной температуре. Поиски структурного упорядочения, соответствующего модифицированной фазе D03, обнаруженной в ряде электронно-дифракционных исследований, не привели к положительному результату.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

A. M. Балагуров

Объединенный институт ядерных исследований; Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”

Email: bekarys@jinr.ru
Россия, ул. Жолио Кюри, 6, Дубна, 141980; Ленинский просп., 4, Москва, 119049

Б. Ержанов

Объединенный институт ядерных исследований

Автор, ответственный за переписку.
Email: bekarys@jinr.ru
Россия, ул. Жолио Кюри, 6, Дубна, 141980

Б. Мухаметулы

Объединенный институт ядерных исследований; Казахский национальный университет имени аль-Фараби; Институт ядерной физики Министерства энергетики Республики Казахстан

Email: bekarys@jinr.ru
Россия, ул. Жолио Кюри, 6, Дубна, 141980; проспект аль-Фараби, 71, Алматы, 050040 Казахстан; ул. Ибрагимова, 1, Алматы, 050032 Казахстан

Н. Ю. Самойлова

Объединенный институт ядерных исследований

Email: bekarys@jinr.ru
Россия, ул. Жолио Кюри, 6, Дубна, 141980

В. В. Палачева

Объединенный институт ядерных исследований; Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”

Email: bekarys@jinr.ru
Россия, ул. Жолио Кюри, 6, Дубна, 141980; Ленинский просп., 4, Москва, 119049

С. В. Сумников

Объединенный институт ядерных исследований; Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”

Email: bekarys@jinr.ru
Россия, ул. Жолио Кюри, 6, Дубна, 141980; Ленинский просп., 4, Москва, 119049

И. С. Головин

Объединенный институт ядерных исследований; Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”

Email: bekarys@jinr.ru
Россия, ул. Жолио Кюри, 6, Дубна, 141980; Ленинский просп., 4, Москва, 119049

Список литературы

  1. Summers E.M., Lograsso T.A., Wun-Fogle M.J. Magnetostriction of binary and ternary Fe–Ga alloys // Mater. Sci. 2007. V. 42. P. 9582–9594.
  2. He Y., Jiang C., Wu W., Wang B., Duan H., Wang H., Zhang T., Wang J., Liu J., Zhang Z., Stamenov P., Coey J.M.D., Xu H. Giant heterogeneous magnetostriction in Fe–Ga alloys: Effect of trace element doping // Acta Mater. 2016. V. 109. P. 177–186.
  3. Emdadi A., Palacheva V.V., Balagurov А.M., Bobrikov I.A., Cheverikin V.V., Cifre J., Golovin I.S. Tb-dependent phase transitions in Fe-Ga functional alloys // Intermetallics. 2018. V. 93. P. 55–62.
  4. Jin T., Wang H., Golovin I.S., Jiang C. Microstructure investigation on magnetostrictive Fe100-xGax and (Fe100-xGax)99.8Tb0.2 alloys for 19 ≤ x ≤ 29 // Intermetallics. 2019. V. 115. P. 106628.
  5. Wu Y., Chen Y., Meng Ch., Wang H., Ke X., Wang J., Liu J., Zhang T., Yu R., Coey J.M. D., Jiang C., Xu H. Multiscale influence of trace Tb addition on the magnetostriction and ductility of <100> oriented directionally solidified Fe–Ga crystals // Ph

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Нейтронный дифракционный спектр сплава Fe81Ga19Er0.2, измеренный на HRFD (высокое разрешение) при комнатной температуре. Расчетные положения пиков (штрихи) и индексы Миллера приведены для ячейки D03.

Скачать (14KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Профили дифракционного пика 400 сплава Fe81Ga19(Dy, Tb)0.1, измеренные на HRFD (высокое разрешение) до (кривая 1, ромбы) и после (кривая 2, кресты) медленного нагрева. Кривая 3 (треугольники) – профиль пика 300 (d = 1.386 Å) стандартного поликристалла La11B6. Пики нормированы по амплитуде и совмещены по межплоскостному расстоянию.

Скачать (17KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Построение Вильямсона–Холла для ширин фундаментальных дифракционных пиков сплава Fe81Ga19(Dy, Tb)0.1 в состояниях до нагрева (ромбы) и после охлаждения (треугольники). Указаны индексы Миллера пиков. Цифрами указаны величины микронапряжений этих двух состояний. Штриховая линия – вклад от функции разрешения дифрактометра. Ошибки точек близки к размеру символов.

Скачать (13KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Нейтронные дифракционные спектры сплава Fe81Ga19(Dy, Tb)0.1, измеренные на HRFD (среднее разрешение) при комнатной температуре до медленного нагрева до 900 °C (a) и после охлаждения (б) до КТ. Указаны положения пиков фаз D03 и A1 (на спектре после охлаждения).

Скачать (29KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Построение Вильямсона–Холла для ширин сверхструктурных дифракционных пиков сплава Fe81Ga19(Dy, Tb)0.1 в состоянии после нагрева–охлаждения. Штиховая линия – вклад от функции разрешения дифрактометра. Ошибки точек – статистические.

Скачать (11KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Дифракционные спектры сплава Fe81Gа19Dy01, измеренные в ходе его повторного нагрева до 900 °C (+2 °C/мин) и последующего охлаждения до КT (–2 °C/мин). Ось температуры – снизу вверх, ось межплоскостных расстояний – слева направо. Исходное состояние сплава – фаза А2, при охлаждении в матрице фазы А2 образовались кластеры упорядоченной фазы D03 и в незначительном количестве присутствует А1. Индексы Миллера пиков, принадлежащих фазам А2 и D03, приведены для ячейки D03. Время измерения одного спектра – 1 мин, всего 2D- карта содержит около 900 спектров.

Скачать (24KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Зависимость от температуры диффузного фона, усредненного по интервалу d = (2.6–2.8) Å, измеренного в ходе нагрева и охлаждения сплава Fe81Ga19Dy0.1. Изменение наклона зависимости коррелирует с формированием кластеров упорядоченной фазы D03.

Скачать (21KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Зависимости от температуры интенсивностей основного (400) и сверхструктурного (311) дифракционных пиков фазы D03 сплава Fe81Gа19Er0.2 при его двух нагревах (до 900 °C) и охлаждениях. Показаны зависимости для 1-го и 2-го нагревов и 2-го охлаждения (1-й, 2-ой). Зависимости для 1-го охлаждения не показаны, так как они практически идентичны 2-му охлаждению. Шкалы интенсивностей для основного и сверхструктурного пиков разные.

Скачать (19KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Зависимости от температуры интенсивностей основного (220) и сверхструктурного (311) дифракционных пиков сплава Fe81Gа19Dy0.1 при его первых (а) и вторых (б) нагревах и охлаждениях. Шкалы интенсивностей для основных и сверхструктурных пиков разные.

Скачать (26KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Зависимость от температуры параметра элементарной ячейки (правая шкала) сплава Fe81Gа19 при его нагреве и последующем охлаждении и интенсивностей основного (220) и сверхструктурного (311) пиков (левая шкала) в ходе охлаждения (переход А2 → A2 + D03). Наклонные линии – описание экспериментальных точек линейной функцией в некотором интервале температур. Цифрами указан температурный коэффициент линейного расширения (в ед. 10–5 1/К).

Скачать (29KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Зависимость от температуры интенсивности сверхструктурного (311) пика (левая шкала) и его ширины (правая шкала) сплава Fe81Gа19Er0.2 при его втором нагреве (а) и последующем охлаждении (б). Разбросы, указанные у точек, – статистические. Линии показаны для наглядности.

Скачать (49KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Нейтронный дифракционный спектр сплава Fe81Ga19(Dy, Tb)0.1, измеренный в области больших dhkl после охлаждения сплава. Масштаб по оси ординат увеличен. Присутствуют основные и сверхструктурные пики фазы D03 (111, 200, 220, 311) и пики фазы А1 (111, 200). Пики фазы m-D03 (110, 211) в отмеченных интервалах dhkl отсутствуют.

Скачать (15KB)
Метаданные