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The thermal and mechanical stability of Fe90−xAlxZr10 metallic glasses

1984; University of Toronto Press; Volume: 32; Issue: 11 Linguagem: Inglês

10.1016/0001-6160(84)90184-6

1878-0768

C.C. Koch, D. M. Kroeger, C.G. McKamey, J. O. Scarbrough,

Phase-change materials and chalcogenides

Amorphous Fe90−xAlxZr10 alloys were prepared by rapid solidification in either an arc hammer apparatus or by melt-spinning for the composition range 0 < x ≤ 40. The thermal stability of the amorphous state was studied by differential scanning calorimetry from which the crystallization temperatures, Tx, and the activation energies for crystallization were determined. Two crystallization peaks were observed in the composition range 0 < x ≤ 25. Tx for the first peak increases linearly with x for 0 25. An annealing embrittlement phenomenon was observed for the alloys with x > 5 in the ductile melt-spun ribbons. The thicker foils produced in the arc hammer apparatus were generally brittle as-cast even though the structure was completely amorphous. The annealing embrittlement was observed to correlate with increases in microhardness. The composition dependences of the crystallization behavior and the annealing embrittlement are consistent with recent suggestions that viscosity increases caused by structural relaxation during annealing are involved in embrittlement. Nous avons préparé das alliages amorphes Fe90−xAlxZr10 par solidification rapide soit dans un appareil à arc et à marteau soit par trempe sur rouleau, dans la gamme de compositions 0 < x ≤ 40. Nous avons étudié la stabilité thermique de l'état amorphe par calorimétrie difiérientielle à balayage; nous avons ainsi obtenir les températures de cristallisation Tx et les énergies d'activation pour la cristallisation. Nous avons observé deux pics de cristallisation dans le domaine des compositions 0 < x ≤ 25. Pour le premier pic, Tx augmente linéairement avec x pour 0 < x ≤ 25 et décroit ensuite lorsque x > 25. Nous avons observé un phénomène de fragilisation au recuit dans les alliages où x < 5 dans les rubans ductiles tempes sur ronleau. Les échantillons plus épais produits dans l'appareil à marteau étaient généralement fragiles à l'état brut de coulée, bien que la structure soit complètement amorphe. La fragilisation était liée à un accroissement de la microdureté. Les variations de la cristallisation et de la fragilisation en fonction de la composition sont cohérentes avec l'hypothièse récente selon laquelle les accroissements de viscosité provoqués par la relaxation structurale au cours du recuit sont impliqués dans la fragilisation. Amorphe Legierungen der Zusammensetzung Fe90−xAlxZr10 mit 0 < x ≤ 40 wurden entweder im Bogenhammergerät oder durch Schmelzspritzen hergestellt. Die thermische Stabilität des amorphen Zustandes wurde mittels differentieller Abtastkalorimetrie untersucht, woraus sich die Kristallisationstemperaturen Tx und die Aktivierungsenergien für die Kristallisation ergeben. Zwei Kristallisationsmaxima wurden im Zusammensetzungsbereich 0 < x ≤ 25 beobachtet, Tx des ersten Maximums nimmt linear mit x im Bereich 0 < x ≤ 25 zu und nimmt dann für x > 25 ab. Bei Legierungen mit x > 5 wurde bei den duktilen schmelzgespritztten Bändern eine Versprodung nach Auslagern beobachtet. Die im Bogenhammergerät hergestellten dickeren Folien waren im allegemeinen schon nach der Herstellung spröde, auch wenn sie eine vollständig amorphe Struktur aufwiesen. Die Ausheilversprödung ging einher mit einer Erhöhung der Mikrohärte. Die Abhängigkeit des Kristallisationsverhaltens und der Ausheilversprödung von der Zusammensetzung sind verträglich mit neueren Vorschlägen, nach denen an der Versprödung ein Viskositätsanstieg beteiligt ist, der durch eine Strukturrelaxation während des Ausheilens verursacht wird.