Сучасна електрометалургія, 2022, №01



2022 №01 (01)

DOI of Article 10.37434/sem2022.01.02

2022 №01 (03)

---

Сучасна електрометалургія, 2022, #1, 16-23 pages

Вплив мікроструктури багатошарових фольг Al/Ni на фазові перетворення, ініційовані нагріванням

А.І. Устінов, С.О. Демченков

ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua

Реферат
При нагріванні багатошарової фольги Al/Ni дифузійна взаємодія між компонентами супроводжується фазовими перетвореннями, які можуть відбуватися по двоканальній багатостадійній або одноканальній одностадійній схемам. Показано, що тип схеми, за якою протікають фазові перетворення в досліджуваних багатошарових фольгах, пов’язаний з процесом формування метастабільної Al9Ni2-фази на границях розділу шарів. В роботі проведено дослідження впливу характеристик мікроструктури багатошарових фольг на утворення метастабільної Al9Ni2-фази. Встановлено, що товщина прошарків Al9Ni2-фази визначається товщиною шарів алюмінію у вихідній багатошаровій фользі. При товщині шарів Al 70…80 нм і більше товщина прошарків Al9Ni2-фази практично не змінюється і становить близько 30..35 нм; при зменшенні товщини шарів Al товщина прошарків Al9Ni2-фази різко зменшується, а при товщині шарів Al менше 10…12 нм прошарки метастабільної Al9Ni2-фази не утворюються. Процес утворення прошарків метастабільної Al9Ni2-фази характеризується високою швидкістю та наявністю інкубаційного часу. На основі отриманих результатів запропонована структурно-кінетична діа грама, яка дозволяє визначити умови запобіганню багатостадійному процесу досягнення рівноважного стану фольги в процесі її нагрівання. Бібліогр. 15, табл. 1, рис. 8.
Ключові слова:: багатошарові фольги; електронно-променеве осадження; фазові перетворення; інтерметаліди; реакція СВС

Received 24.11.2021

Список літератури

1. Ramos, A.S., Vieira, M.T., Simões, S. et al. (2010) Reaction-assisted diffusion bonding of advanced materials. Defect and Diffusion Forum, 297–301, 972–977.
2. Duckham, A., Spey, S.J., Wang, J. et al. (2004) Reactive nanostructured foil used as a heat source for joining titanium. J. of Applied Physics, 96, 2336–2342.
3. Zaporozhets, T.V., Gusak, A.M., Ustinov, A.I. (2010) SHS reactions in nanosized multilayers: Analytical model versus numerical one. Intern. J. of Self-Propagating High-Temperature Synthesis, 19(4), 227–236.
4. Grapes, M.D., LaGrange, T., Woll, K. et al. (2014) In situ transmission electron microscopy investigation of the interfacial reaction between Ni and Al during rapid heating in a nanocalorimeter. APL Materials, 2, 116102-1–116102-7.
5. Ustinov, A., Demchenkov, S. (2017) Influence of metastable Al9Ni2 phase on the sequence of phase transformations initiated by heating of Al/Ni multilayer foils produced by EBPVD method. Intermetallics, 84, 82–91.
6. Sauvage, X., Dindab, G.P., Wildeb, G. (2007) Non-equilibrium intermixing and phase transformation in severely deformed Al/Ni multilayers. Scripta Materialia, 56, 181–184.
7. Blobaum, K.J., Van Heerden, D., Gavens, A.J., Weihs, T.P. (2003) Al/Ni formation reactions: Characterization of the metastable Al9Ni2 phase and analysis of its formation. Acta Materialia, 51, 3871–3884.
8. Trenkle, J.C., Koerner, L.J., Tate, M.W. et al. (2010) Time-resolved X-ray microdiffraction studies of phase transformations during rapidly propagating reactions in Al/Ni and Zr/Ni multilayer foils. J. of Applied Physics, 107, 113511.
9. Ishchenko, A.Ya., Falchenko, Yu.V., Ustinov, A.I. et al. (2007) Diffusion welding of finely-dispersed AMg5/27%Al2O3 composite with application of nanolayered Ni/Al foil. The Paton Welding J., 5(7), 2–5.
10. Da Silva Bassani, M.H., Perepezko, J.H., Edelstein, A.S., Everett, R.K. (1997) Initial phase evolution during interdiffusion reactions. Scripta Materialia, 37(2), 227–232.
11. Pasichnyy, M.O., Schmitz, G., Gusak, A.M., Vovk, V. (2005) Application of the critical concentration gradient to the nucleation of the first product phase in Co/Al thin films. Physical Review B, 72(1), 014118-1–014118-7.
12. Zhou, X.W., Johnson, R.A., Wadley, H.N.G. (1997) Vacancy formation during vapor deposition. Acta Materialia, 45(11), 4441–4452.
13. Gusak, A.M., Zaporozhets, T.V., Lyashenko, Yu.O. et al. (2010) Diffusion-controlled solid state reactions: Alloys, Thin-films and Nanosystems, Wiley-VCH, Berlin.
14. Petrantoni, M., Hémeryck, A., Ducéré, J. et al. (2010) Asymmetric diffusion as a key mechanism in Ni/Al energetic multilayer processing: A first principles study. J. of Vacuum Sci. and Technology, 28(6), 15–17.
15. Yücelen, E. (2011) Characterization of Low-dimensional structures by Advanced Transmission Electron Microscopy. PhD thesis, Delft University of Technology.

---

Реклама в цьому номері:

---