Структура и свойства быстрозатвердевших фольг олова и сплавов систем Sn–Bi, Sn–Zn, Sn–Cd, Sn–Pb, Sn–Zn–Bi

43. Гусакова, О.В. Распад пересыщенного твердого раствора в сплаве Sn - 8 ат. % Bi полученном методом сверхбыстрой закалки из расплава / О.В. Гусакова, В.Г. Шепелевич // Тезисы докладов XXII Российской конференции по электронной микроскопии. г. Черноголовка, 2-6 июня 2008 г / ИПТМ РАН, ИК РАН;. - Черноголовка, 2008. - С. 164.

44. Гусакова, О.В. Распад пересыщенного твердого раствора на поверхности фольг сплава Sn - ат. 8 % Bi, полученного методом сверхбыстрой закалки из расплава / О.В. Гусакова, В.Г. Шепелевич // Ультрамелкозернистые и наноструктурные материалы - 2008: тезисы докладов открытой школы-конференции стран СНГ, Уфа, 4-9 августа 2008 г / БашГУ. - Уфа, 2008. - С. 242-243.

45. Гусакова, О.В. Распад пересыщенных твердых растворов быстрозатвердевших фольг сплавов системы Sn - Cd / О.В. Гусакова // Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии: тезисы докладов международной научно-технической конференции, Могилев, 16-17 апреля 2009 г. / ГУ ВПО “Белорусско-российский универсисет”; редкол.: И.С. Сазонов [и др.]. - Могилев, 2009. - С. 27-28.

46. Гусакова, О.В. Структура и свойства быстрозатвердевших фольг тройных сплавов на основе олова / О.В. Гусакова, В.Г. Шепелевич // Тезисы докладов XVI Российского симпозиума по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твёрдых тел, г. Черноголовка, 31 мая-3 июня 2009 г / ИПТМ РАН, ИК РАН. - Черноголовка, 2009. - С. 125.

47. Гусакова, О.В. Тип химической связи в кристалле белого олова / О.В. Гусакова, В.Г. Тригук // Физика конденсированного состояния: тезисы докладов XIX Республиканской научной конференции аспирантов, магистрантов и студентов, Гродно, 21-23 апреля 2010 г. / ГрГУ; редкол.: В.Н. Горбузов [и др.]. - Гродно, 2010. - С. 114-116.

48. Гусакова, О.В. Исследование зеренной структуры олова методом дифракции отраженных электронов (EBSD) / О.В. Гусакова, С.В. Гусакова, В.Г. Шепелевич // Тезисы докладов XXIII Российской конференции по электронной микроскопии. г. Черноголовка 31мая - 4 июня 2010 г. / ИПТМ РАН, ИК РАН. - Черноголовка, 2010. - C. 96.

РЕЗЮМЕ

Гусакова Ольга Вадимовна

СТРУКТУРА И СВОЙСТВА БЫСТРОЗАТВЕРДЕВШИХ ФОЛЬГ ОЛОВА И СПЛАВОВ СИСТЕМ Sn - Bi, Sn - Zn, Sn - Cd, Sn - Pb, Sn - Zn - Bi

Ключевые слова: сверхбыстрое охлаждение расплава, быстрозатвердевшие фольги, зеренная структура, текстура, пересыщенный твердый раствор, прерывистый распад, непрерывный распад, микротвердость, коалесценция, рекристаллизация.

Цель работы: установление механизмов формирования структуры быстрозатвердевших сплавов на основе олова и ее влияния на механические и термические свойства.

Методы исследования: рентгеноструктурный анализ, сканирующая электронная микроскопия, атомно-силовая микроскопия, измерения микротвердости, испытания на растяжение, дифференциальная сканирующая калориметрия.

Полученные результаты и их новизна. Обнаружено, что увеличение скорости движения кристаллизатора приводит к измельчению зеренной структуры фольг олова и сплавов на его основе. Фольги двойных и тройных сплавов, полученные при высоких скоростях движения кристаллизатора (36-42 м/с), характеризуются однородной микроструктурой, формирующейся в результате распада пересыщенного твердого раствора по механизмам непрерывного и прерывистого распадов. Уменьшение скорости движения кристаллизатора ниже 18 м/с приводит к слоистости фольг. На основе теории локально-неравновесных фазовых переходов предложена модель формирования слоистой микроструктуры, учитывающая уменьшение переохлаждения за счет выделения скрытой теплоты кристаллизации, что приводит к переходу от плоской стационарной к ячеистой форме границы раздела твердое тело - расплав. Быстрозатвердевшие фольги сплавов олова характеризуются улучшенными механическими и термическими свойствами по сравнению с массивными образцами. Обнаружено, что выдержка при комнатной температуре приводит к коалесценции включений второй фазы, а изотермический отжиг - к собирательной рекристаллизации.

Однородное распределение дисперсных включений легирующего элемента в исследуемых фольгах двойных и тройных сплавов олова с висмутом и цинком позволяет использовать эти материалы в тех отраслях промышленности, где требуется замена свинецсодержащих материалов на бессвинцовые.

Рэзюмэ

Гусакова Вольга Вадзiмаўна

СТРУКТУРА I ЎЛАСЦIВАСЦI ХУТКАЗАЦВЯРДЗЕЛЫХ ФОЛЬГ ВОЛАВА I СПЛАВАЎ СIСТЭМ Sn - Bi, Sn - Zn, Sn - Cd, Sn - Pb, Sn - Zn - Bi

Ключавыя словы: звышхуткае ахалоджванне расплаву, хутказацвярдзелыя фольгі, зерневая структура, тэкстура, перасычаны цвёрды раствор, перарывісты распад, неперарыўны распад, мікрацвёрдасць, каалесцэнцыя, рэкрышталізацыя.

Мэта работы: выяўленне механiзмаў фармiравання структуры хутказацвярдзелых сплаваў на аснове волава i яе ўплыву на механiчныя i тэрмiчныя уласцiвасцi.

Метады даследавання: рэнтгенаструктурны аналіз, сканiруючая электронная мікраскапія, атамна-сiлавая мікраскапія, вымярэнні мікрацвёрдасці, iспыты на расцягненне, дыферэнцыяльная сканiруючая каларыметрыя.

Атрыманые вынiкі і іх навізна. Выяўлена, што павелічэнне хуткасці руху крышталізатара прыводзіць да драбнення зерневай структуры фальгі волава і сплаваў на яго аснове. Фальгі двайных і трайных сплаваў, атрыманыя пры высокіх хуткасцях руху крышталізатара (36-42 м/с), характарызуюцца аднароднай мікраструктурай, якая фарміруецца ў выніку распаду перасычанага цвёрдага раствору па механізмах неперарыўнага і перарывістага распадаў. Памяншэнне хуткасці руху крышталізатара ніжэй за 18 м/с прыводзіць да слаістасці фальгі. На падставе тэорыі лакальна-нераўнаважных фазавых пераходаў прапанавана мадэль фарміравання слаістай мiкраструктуры, якая ўлічвае змяншэнне пераахалоджвання за кошт вылучэння cхаванай цеплыні крышталiзацыi, што прыводзіць да пераходу ад плоскай стацыянарнай да ячэістай формы мяжы падзелу цвёрдае цела - расплаў. Хутказацвярдзелыя фольгі сплаваў волава характарызуюцца палепшанымi механічнымі і тэрмічнымi ўласцівасцямi ў параўнанні з масіўнымі ўзорамі. Выяўлена, што вытрымка пры пакаёвай тэмпературы прыводзіць да каалесцэнцыi ўключэнняў другой фазы, а iзатэрмiчны адпал - да збіральнай рэкрышталізацыi.

Аднароднае размеркаванне дысперсных уключэнняў легiруючага элемента ў даследаваных фольгах двайных і трайных сплаваў волава з вiсмутам і цынкам дазваляе выкарыстоўваць гэтыя матэрыялы ў тых галінах прамысловасці, дзе патрабуецца замена свiнецзмяшчальных матэрыялаў на бессвiнцовыя.

RESUME

Gusakova Olga Vadimovna

STRUCTURE AND PROPERTIES OF RAPIDLYSOLIDIFIED TIN FOILS AND ALLOYS OF SYSTEMS Sn - Bi, Sn - Zn, Sn - Cd, Sn - Pb, Sn - Zn - Bi

Keywords: rapid solidification, rapidly solidified foils, grain structure, texture, supersaturated solid solution, discontinuous decomposition, continuous decomposition, microhardness, coalescence, recrystallization.

The purpose: finding of laws of rapidly solidified tin based alloys structure formation and its influence on mechanical and thermal properties.

Methods of investigation: X-ray diffraction analysis, scanning electron microscopy, atomic-force microscopy, measurements of microhardness, tensile tests, differential scanning calorimetry.

Obtained results and their novelty. It was obtained that crystallizer moving speed increase leads to grain structure fining of tin and its alloys foils. Foils of the double and triple alloys, obtained at high speeds of the crystallizer motion (36-42 m/s), are characterized by the homogeneous microstructure formed as a result of supersaturated solid solution decomposition by mechanisms of continuous and discontinuous decomposition. Decrease of crystallizer moving speed below 18 m/s leads to foils lamination. On the basis of the locally-nonequilibrium phase transitions theory the model of layered microstructure formation, considering reduction of overcooling due to allocation of the crystallization latent heat that leads to transition from flat stationary to cellular-dendrite form of border solid body - liquid, is offered. Rapidlysolidified tin foils are characterized by the improved mechanical and thermal properties in comparison with massive samples. It was revealed, that the endurance at a room temperature leads to second phase inclusions coalescence, and isothermal annealing - to collective recrystallization.

Homogeneous distribution of an alloying element disperse inclusions in investigated foils of double and triple alloys of tin with bismuth and zinc enable to use these materials in those industries where replacement of lead-bearing materials on lead-free is required.

Размещено на Allbest.ru