Керування структурою, фізико-механічними та електричними властивостями квазікристалічних сплавів системи Al-Cu-Fe. Цілеспрямована зміна структурних співвідношень квазікристалічних та кристалічних фаз, створення структурних складових, що містять галій.
Аннотация к работе
АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукЗ дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут" за адресою: м. Встановлено, що масоперенос Ga в квазікристалічних сплавах розвивається по типу реакційної дифузії та при нормальних умовах й при термобаричній обробці є багатостадійним процесом, що включає в себе: формування острівців кристалічної фази Al-Cu-Fe-Ga (х-фази) на поверхні розділу „сплав - Ga” внаслідок перебудови квазікристалічної і-фази; латеральне зростання кристалічної х-фази; нормальне зростання шару кристалічної х-фази; відновлення вихідної квазікристалічної і-фази у приповерхневих шарах сплаву в процесі ізотермічної витримки з формуванням остаточної трьохшарової структури сплаву. Показана принципова можливість керування структурою, фізико-механічними та електричними властивостями квазікристалічних сплавів системи Al-Cu-Fe шляхом цілеспрямованої зміни структурних співвідношень квазікристалічних та кристалічних фаз, як при виготовленні, так і при термобаричній; лазерній обробках в різних режимах; прогнозованого створення структурних складових, що містять галій. Изучены закономерности формирования структуры и фазового состава сплавов в системе Al-Cu-Fe Ga, которые в исходном состоянии состоят или на 95 % из икосаедрической квазикристаллической фазы Al65Cu20Fe15 (і-фазы), или содержат 60 % квазикристаллической і-фазы и до 40 % кристаллических интерметаллидов. Установлено, что массоперенос Ga развивается по типу реакционной диффузии как при нормальных условиях так и при термобарической обработке является многостадийным процессом, включающим в себя: формирование островков кристаллической фазы Al-Cu-Fe-Ga (х-фазы) на поверхности раздела ”сплав-Ga” в результате перестройки квазикристаллической і-фазы; латеральный рост х-фазы; нормальный рост слоя х-фазы; восстановление исходной квазикристаллической і-фазы в приповерхностных слоях сплава в процессе изотермической выдержки с формированием окончательной трехслойной структуры сплава.Поряд з тим, відкриті більш 20 років тому квазікристалічні сплави завдяки особливій кристалографічній структурі мають комплекс незвичайних властивостей, що зробило їх привабливими для практичного використання в ролі замінників існуючих матеріалів. Враховуючи цю обставину, а також той факт, що Україна входить в пятірку найбільших світових виробників галію, виглядає доцільним проведення досліджень щодо можливості застосування реакційної дифузії галію в системі Al-Cu-Fe для підвищення пластичності квазікристалічних сплавів з високим рівнем експлуатаційних властивостей. Враховуючи вищезазначене, вивчення закономірностей формування структури і фазового складу та їх вплив на властивості квазікристалічних сплавів системи (Al-Cu-Fe) Ga з одержанням можливості керувати характеристиками цих сплавів в потрібному напрямку є актуальною задачею як з наукової, так і практичної точок зору. Дисертаційна робота виконувалась на кафедрі фізики металів Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут" в рамках держбюджетної теми № 0104U003133, затвердженої Міністерством науки і освіти України (2003-2004 р.р.) „Структура, фазовий склад та механічні властивості квазікристалічних сплавів системи Al-Cu-Fe”, а також проект УНТЦ № 2469 „Створення та дослідження твердих алюмінідних покриттів з високою твердістю та вязкістю руйнування”. Вперше показано, що дифузійний масоперенос галію в сплавах Al65Cu20Fe15 та Al62Cu21Fe17 розвивається по типу реакційної дифузії, що призводить до формування кристалічної фази Al-Cu-Fe-Ga та при нормальних умовах й при термобаричній обробці є багатостадійним процесом, що включає в себе: формування острівців кристалічної фази Al-Cu-Fe-Ga (х-фази) на поверхні розділу „сплав - Ga” внаслідок перебудови квазікристалічної і-фази;Мікротвердість і-фази в сплаві Al62Cu21Fe17 була аналогічного рівня (7,10ч7,8 ±0,35 ГПА), що ілюструє високу твердість квазікристалів, а значення мікротвердості кристалічних фаз, що входили до складу сплаву Al62Cu21Fe17 відповідали їх звичайним значенням. Визначення модулю нормальної пружності Е для сплаву Al65Cu20Fe15 дозволило одержати величини 76 - 80 ГПА, а для сплаву Al62Cu21Fe17 - Е = 95 - 98 ГПА, які корелюють зі значеннями для високоміцних алюмінієвих сплавів. При подальших (більше 900 годин) дослідженнях дифузійного масопереносу Ga в квазікристалічних сплавах системи Al-Cu-Fe на рентгенограмах знову фіксуються піки і-фази й цей процес продовжується протягом наступних 1400 годин, про що свідчить зростання інтенсивності ліній і-фази на рентгенограмах при одночасному зменшенні інтенсивностей ліній х-фази та інших кристалічних інтерметалідів.