Експериментално определяне на температурната зависимост на вискозитета в режим на нагряване

1. Термична устойчивост и вискозитет на аморфни Al82Co5Ni8Y5и Al85Co2Nd4Ni5Y4 сплави Stoyko Gyurov1), Georgi Stefanov1), Tomasz Czeppe2), Anna Sypien 2), Eva Fazakas3), Lajos Varga3), Liljana Stojanova1), Krassimir Russew1) 1)Institute for Metal Science “Acad A. Balevski”, Bulgarian Academy of Sciences, 67 Shipchenski Prohod, Boul., 1574 Sofia, Bulgaria, e-mail. s_gyurov@ims.bas.bg 2)Institute of Metallurgy and Materials Sciences, Polish Academy of Sciences, Reymonta 25 St. 30-059 Krakow, Poland, e-mail. nmczeppe@imim-pan.krakow.pl 3)Wigner Research Center for Physics of the H.A.S.; Institute for Solid State Physics and Optics; 1539 Budapest, P.O.B. 49, Hungary, e-mail: varga@szfki.hu, varga.lajos@wigner.mta.hu

2. ЦЕЛ на настоящият доклад е изследване на стъклообразуващата способност, термичната устойчивост, вискозитета и якостта на разрушаване на аморфни Al82Co5Ni8Y5и Al85Co2Nd4Ni5Y4 сплави при използване на Теорията на Свободния Обем. За осъществяване на така посочената цел бяха поставени следните задачи: 1. Получаване на високояки аморфни алуминиеви сплави чрез бързо затвърдяване от стопилка; 2. Систематично изучаване на бързо затвърдели от стопилка Al82Co5Ni8Y5и Al85Co2Nd4Ni5Y4аморфни сплави, за да се получи информация за тяхното кристализационно поведение. 3. Експериментални резултати за температурната зависимост на вискозитета на Al82Co5Ni8Y5и Al85Co2Nd4Ni5Y4аморфни метални сплави в рамките на Теорията на Свободния Обем на Turnbull и доразвита от Русев и сътрудници. 4. Установяване на връзка между механичните свойства и стъклообравуващата способност на изследваните сплави. 5. Изводи. 2

3. Експериментално определяне на температурната зависимост на вискозитета в режим на нагряване • Фиг. 1:Схема на термомеханичният анализатор Perkin Elmer TMS-2 с приспособления за изследване на високотемпературното пълзене (вискозно течене) на аморфни метални сплави при използване на проста схема на опън: • 1-товарна платформа; • 2-баня с подемна течност и поплавък за компенсиране на собственото тегло на сензора; • 3-трансформатор- преобразувател на сигнала LVDT; • 4 - носеща кварцова тръба; • 5- кварцов сензор с накрайник-кука; • 6- микропещ; • 7- неподвижен захват от сплав Thermax; • 8- неподвижна кварцова кука; • 9 - проба от метално стъкло; • 10 - подвижен Thermax захват; • 11- термодвойка; 3

4. Фиг. 2.Чертеж на приспособление за изследване на високотемпературно пълзене на аморфни метални сплави при използване на проста схема на опън. 4

5. έ – скорост на пълзене на пробата -тангенциално напрежение Фиг. 3. Апаратни криви на температурната зависимост на удължението на проба от метално стъкло(сплав Al82Co5Ni8Y5) при прилагане на три различни по големина натоварвания – а – 0.100 кг, б – 0.050 кг, в – 0.020 кг. Скорост на нагряване 20K/min. 5

6. Основни зависимости по ТСО за интерпретиране на вискозитета, измерен в режим на нагряване ηo- предекспоненциален фактор Cf - концентрация на дефектите Qη -активираща енергия на вискозно течене B- моделен параметър T0- моделен параметър Фиг. 4. Температурна зависимост на вискозитета на лента от аморфна сплав при скорост на нагряване 20 К/min. Плътна линия – най-вероятна крива, изчислена по уравненията на ТСО; пунктирана линия-температурна зависимост на (квази)равновесния вискозитет ηeq при определените стойности на моделните параметри.

7. Механични свойства и вискозитет на металните стъкла • Фиг. 5 Зависимост на якостта на разрушаване от температурата на стъклопреход и молния обем на редица аморфни метални сплави съгласно уравнението на Yang: където иVmol е молният обем на сплавта. 7

8. Стъклообразуваща способност на метални стопилки. Индекс на крехкост или здравина на стопилките Здрави течности – m < 10 Крехки течности – m > 100 AMC – m = 30÷ 80 индекс на Angell къдетоТ’g=Тg-Тon Връзка между вискозитет на металните стъкла и крехкост на стопилките индекс на Angell 8

9. Експериментални резултати а)Al82Co5Ni8Y5 б)Al85Co2Nd4Ni5Y4 Фиг. 6 DSC- криви и кристализационни пикове на сплави: а) Al82Co5Ni8Y5; б) Al85Co2Nd4Ni5Y4 при скорости на нагряване 10 и 20 K/min 9

10. Температурна зависимост на вискозитета на изследваните сплави Фиг. 8 Температурна зависимост на вискозитета на сплав Al82Co5Ni8Y5 при скорост на нагряване 10 K/min. - експериментална крива; плътна линия- най- добър fit (  ) съгл. уравненията на ТСО; плътна линия – (квази)-равновесен вискозитет (  ) съгл. уравненията на ТСО, получени чрез вариране на моделните параметри: B, To, Q, Qr, cf,o, o и ν в ТСО. Фиг. 7. Температурна зависимост на вискозитета на сплавAl82Co5Ni8Y5при скорост на нагряване 10 K/min. Плътната линия (  ) представя най- добрият fit от всичкиизходни данни, получени при различни натоварвания. 10

11. Получени данни за термичната стабилност на изследваните сплави. Al82Co5Ni8Y5 Al85Co2Nd4Ni5Y4 11

12. Регресионни коефициенти на изследваните сплави от уравненията на ТСО. Al82Co5Ni8Y5 Al85Co2Nd4Ni5Y4 12

13. Температурна зависимост на вискозитета на изследваните сплави при различни скорости на нагряване а)Al82Co5Ni8Y5 б)Al85Co2Nd4Ni5Y4 Фиг. 9 Температурна завивисимост на вискозитета на изследваните сплави при скорост на нагряване 10 K/min и 20 K/min. 13

14. Изводи • Температурите на стъклопреходTg и при двете изследвани сплави са в границите на 510 К и 565 К (при скорост на нагряване 10 K/min и 20 K/min) което показва, че те притежават много добра термична стабилност. • Сплавите Al82Co5Ni8Y5и Al85Co2Nd4Ni5Y4 притежават отлични механични свойства- якост на разрушаване f = 1,2 и f= 1,4 GPa,съизмерими с якостта на разрушаване на неръждаемите стомани. • Добрите термична стабилност и механични показатели на тези сплави ги правят обещаващи за получаване на плътни аморфни образци от аморфни ленти чрез използване на методите на Пластична Деформация под температурите на стъклопреход. 14

15. Благодаря за вниманието!