Особенности фазового состояния и структуры быстрозакалённого ферромагнитного сплава системы Mn–Al–Ga

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Методом спиннингования были получены быстрозакалённые ленты состава Mn55Al36Ga9. В исходном закалённом состоянии ленты имели двухфазную структуру ε и γ2-фаз. Установлено, что при нагреве сплав претерпевает ряд фазовых превращений, включающих в себя выделение равновесной фазы β-Mn и последующее её растворение, выделение ферромагнитной τ-фазы как из ε, так и из γ2-фаз. Наибольшего количества τ-фазы удалось получить в результате отжига при температуре 700 °C в течение 20 минут. Работа описывает как фазовый состав, получаемый в результате отжигов при различных температурах, так и особенности микроструктуры, изучаемой методами электронной микроскопии.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

A. С. Фортуна

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС

Автор, ответственный за переписку.
Email: fortuna.as@misis.ru
Россия, Ленинский просп., 4, Москва, 119049

Т. А. Морозова

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС

Email: fortuna.as@misis.ru
Россия, Ленинский просп., 4, Москва, 119049

Д. Ю. Карпенков

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС

Email: fortuna.as@misis.ru
Россия, Ленинский просп., 4, Москва, 119049

М. В. Горшенков

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС

Email: fortuna.as@misis.ru
Россия, Ленинский просп., 4, Москва, 119049

Список литературы

  1. Kono H. On the Ferromagnetic Phase in Manganese-Aluminum System // J. Phys. Soc. Japan. 1958. V. 13. P. 1444–1451.
  2. Liu X.J., Ohnuma I., Kainuma R., Ishida K. Thermodynamic Assessment of the Aluminum-Manganese (Al-Mn) Binary Phase Diagram // J. Phase Equilibria. 1999. V. 20. P. 45–56.
  3. Кекало И.Б., Самарин Б.А. Физическое металловедение прецизионных сплавов. Сплавы с особыми магнитными свойствами. М.: Металлургия, 1989. 467 c.
  4. Park J.H., Hong Y.K., Bae S., Lee J.J., Jalli J., Abo G.S., Neveu N., Kim S.G., Choi C.J., Lee J.G. Saturation magnetization and crystalline anisotropy calculations for MnAl permanent magnet // J. Appl. Phys. 2010. V. 107. 09A731. P. 1–3.
  5. Fang H., Kontos S., Ångstrom J., Cedervall J., Svedlindh P., Gunnarsson K., Sahlberg M. Directly obtained τ-phase MnAl, a high performance magnetic material for permanent magnets // J. Solid State Chem. 2016. V. 237. P. 300–306.
  6. Feng L., Freudenberger J., Mix T., Nialsch K., Woodcock T.G. Rare-earth-free MnAl–C–Ni permanent magnets produced by extrusion of powder milled from bulk // Acta Mater. 2020. V. 199. P. 155–168.
  7. Pareti L., Bolzoni F., Leccabue F., Ermakov A.E. Magnetic anisotropy of MnAl and MnAlC permanent magnet materials // J. Appl. Phys. 1986. V. 59. P. 3824–3828.
  8. Zhao S., Wu Y., Zhang C., Wang J., Fu Z., Zhang R., Jiang C. Stabilization of t-phase in carbon-doped MnAl magnetic alloys // J. Alloys Compounds. 2018. V. 755. P. 257–264.
  9. Sakka Y., Nakamura M., Hoshimoto K. Rapid quenching and properties of hard magnetic materials in MnAI–X (X = Ti, Cu, Ni, C, B) systems // J. Mater. Sci. 1989. V. 24. P. 4331–4338.
  10. Mix T., Bittner F., Müller K.-H. Schultz L., Woodcock T.G. Alloying with a few atomic percent of Ga makes MnAl thermodynamically stable // Acta Mater. 2017. V. 128. P. 160–165.
  11. Mix T., Woodcock T.G. Advanced thermal stability investigations of the Mn–Al–Ga system // Results Mater. 2020. V. 5. 100068. P. 1–4.
  12. Xiang Z., Deng B., Xiang Z., Wang X., Cui E., Yu L., Song Y., Lu W. Nanocrystalline MnAlV rare-earth-free Permanent Magnetic Alloys with Improved Magnetization and Thermal Stability // Intermetallics. 2020. V. 116. 106638. P. 1–6.
  13. Xiang Z., Song Y., Deng B., Cui E., Yu L., Lu W. Enhanced formation and improved thermal stability of ferromagnetic τ phase in nanocrystalline Mn55Al45 alloys by Co addition // J. Alloys and Compounds. 2019. V. 783. P. 416–422.
  14. Шелехов Е.В., Свиридова Т.А. Программы для рентгеновского анализа поликристаллов // МиТОМ. 2000. 8. C. 16–19.
  15. Wiezorek J.M.K., Kulovits A.K., Yanar C., Soffa W.A. Grain Boundary Mediated Displacive–Diffusional Formation of s-Phase MnAl // Metal. Mater. Trans. A. 2011. V. 42A. P. 594–604.
  16. Jia Y., Ding H., Wu Y., Wang J., Wu H., Ma T., Zhao S., Skokov K.P., Aubert A., Maccari F., Gutfleisch O., Xu Y., Niu J., Qiao B., Zhao S., Jiang C. On the ε → τ phase transformation and twinning in L10–MnAl alloys // Acta Mater. 2022. V. 232. 117892. P. 1–17.
  17. Bittner F., Schultz L., Woodcock T.G. The role of the interface distribution in the decomposition of metastable L10–Mn54Al46 // J. Alloys Compounds. 2017. V. 727. P. 1095–1099.
  18. Palanisamy D., Raabe D., Gault B. On the compositional partitioning during phase transformation in a binary ferromagnetic MnAl alloy // Acta Mater. 2019. V. 174. P. 227–236.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Спектры рентгеновской дифракции лент, закалённых с различной линейной скоростью вращения медного колеса. Линии γ2-фазы обозначены красным, линии ε-фазы – синим.

Скачать (20KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Микроструктура быстрозакалённой ленты (линейная скорость колеса 10 м/с): а) общий вид; б) область γ2-фазы; в) область ε-фазы; г) область ε-фазы с заметным “крапчатым” контрастом от ε’-фазы. Для каждой из областей на вставках приведены соответствующие электронограммы.

Скачать (27KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость теплового потока от температуры для быстрозакалённой ленты, полученная методом дифференциальной сканирующей калориметрии. Нагрев и охлаждение образца производили дважды.

Скачать (24KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Спектры рентгеновской дифракции закалённой и отожжённых при различных температурах лент (продолжительность отжига 20 мин). На экспериментальные спектры наложены аппроксимирующие спектры, полученные методом Ритвельда. Линии γ2-фазы обозначены красным, линии ε-фазы – синим, τ-фазы – чёрным, (β-Mn) – зелёным.

Скачать (40KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимости объёмных долей фаз, содержащихся в быстрозакалённой ленте, в зависимости от температуры отжига.

Скачать (18KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Микроструктура быстрозакалённой ленты, отожжённой при 440 °C в течение 20 мин. Изображение получено в сигнале отражённых электронов.

Скачать (8KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Микроструктура τ-фазы ленты, отожжённой при 700 °C 20 мин: светлопольное (000) (а) и темнопольные (001) (в), (002) (г), (110) (д) изображения, обозначения изображений соответствуют рефлексам на электронограмме (б).

Скачать (42KB)
Метаданные