Аннотации:
Представлены результаты расчета роста кристаллов в аморфном сплаве 5БДСР
(Fe73,5Cu1Nb3Si13,5B9) при термообработке с учетом тепловых и диффузионных процессов,
протекающих в аморфном сплаве и растущем кристалле. Учтены тепловые и химические
процессы на границе «кристалл – аморфная фаза».
Рассмотрена кристаллизация многокомпонентного металлического раствора на примере
роста отдельной частицы. На начальной стадии каждый кристалл растет в окружении некристаллической фазы. Форма растущего зародыша принята сферической. Выбрана сферическая
система координат с началом в центре растущей частицы. Вся система также принята сферической. Начальное распределение параметров состояния системы (концентраций компонентов, скоростей, температуры и других величин) обладает сферической симметрией. В любой
момент времени распределение всех характеризующих систему величин также обладает сферической симметрией. В системе выделено три области: некристаллическая фаза, растущая
частица (кристаллическая фаза) и отдельно – поверхность раздела этих фаз.
Расчет роста кристалла проведен в интервале температур 450–700 °С и часовой выдержке. Интенсивный рост начинается через 0,6 с после начала выдержки. В течение часа диаметр
кристалла увеличивается до 7,0 нм при температуре 450 °С и до 20 нм при 630 °С. В процессе
роста происходит снижение концентрации Fe перед фронтом роста кристалла до 0,15 % в течение
60 мин. При этом концентрация Nb наоборот повышается до 90 %. Содержание остальных компонентов практически не изменяется. Резкое уменьшение концентрации Fe в аморфной фазе
при неизменной концентрации Si приводит к снижению содержания Fe в кристаллической фазе.
Проведено сравнение результатов расчета с экспериментальными данными. The crystal growth in 5BDSR (Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9) amorphous alloy was calculated, taking into
account thermal and diffusion processes occurring in the amorphous alloy and in a growing crystal
during heat treatment. The thermal and chemical processes at the crystalline-amorphous phase
boundary were taken into consideration.
The crystallization of a multicomponent metal solution was considered by using growth of
a single particle as an example. At the initial stage, each crystal grew surrounded by a noncrystalline
phase. The shape of the growing nucleation center was accepted to be spherical.
A spherical coordinate system was chosen, with the origin at the center of the growing particle.
The whole system was also spherical. The initial distribution of the parameters of system state (component
concentrations, rates, temperature, and other values) possesses spherical symmetry.
At any time, the distribution of all parameters characterizing the system of values also has spherical
symmetry. The system has three sections: the non-crystalline phase, the growing particle
(the crystalline phase), and, separately, the interface of these phases.
The calculation of the crystal growth was carried out in the temperature range between 450 and
700 °С and the holding time of one hour. Intensive growth began 0.6 seconds after the start of holding.
Within one hour, the crystal diameter increased to 7.0 nm at 450 °С and to 20 nm at 630 °С. During
growth, the concentration of Fe before the crystal growth front decreased to 0.15 % within 60 minutes.
At the same time, the concentration of Nb increased up to 90 %. The content of the remaining components
remained virtually the same. Sharp decrease in the concentration of Fe in the amorphous phase at
constant concentration of Si led to decrease in Fe content in the crystalline phase.
Calculation results were compared to experimental data.
Описание:
Гамов Павел Александрович, канд. техн. наук, и. о. заведующего кафедрой пирометаллургических процессов, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск; gamovpa@
susu.ru.
Чернобровин Виктор Павлович, д-р техн. наук, профессор кафедры пирометаллургических
процессов, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск; shernobrovinvp@susu.ru.
Дукмасов Владимир Георгиевич, д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры процессов
и машин обработки металлов давлением, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск; dukmasovvg@susu.ru.
Чаплыгин Борис Александрович, д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры процессов
и машин обработки металлов давлением, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск; chaplyginba@susu.ru.
Пластинин Борис Глебович, д-р техн. наук, профессор, г. Челябинск; plastininbg@mail.ru. P.A. Gamov, gamovpa@susu.ru,
V.P. Chernobrovin, shernobrovinvp@susu.ru,
V.G. Dukmasov, dukmasovvg@susu.ru,
B.A. Chaplygin, chaplyginba@susu.ru,
B.G. Plastinin, plastininbg@mail.ru
South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation