Формирование микроструктуры быстрозатвердевших сплавов системы Sn-Bi

 pdf (2166K)

Приведены результаты исследования структуры быстрозатвердевших сплавов системы Sn-Bi, полученных при скорости охлаждения расплава $10^{5}$ К/с с составами Sn-X мас. % Bi (X = 13, 20, 30, 43). Исследования микроструктуры проводились с помощью растровой электронной микроскопии, зеренная структура анализировалась методом дифракции отраженных электронов. Установлено, что кристаллизация всех исследуемых сплавов протекает по химически безразделительному механизму с образованием пересыщенного твердого раствора висмута в решетке олова с составом соответствующим исходному. Наблюдения за распадом твердого раствора при комнатной температуре показывают, что для сплавов концентрация висмута в которых не превышает предельной растворимости висмута в олове (20 мас. %) распад протекает по смешанному механизму непрерывного и прерывистого распадов. В результате непрерывного распада в объеме зерна олова образуются игольчатые когерентные включения висмута. Скорость прерывистого распада увеличивается с повышением концентрации висмута в расплаве. В доэвтектических сплавах с концентрацией висмута выше предельной растворимости распад протекает по прерывистому механизму. Полный распад происходит в несколько стадий, в результате чего в фольгах формируются участки с микроструктурой различной степени дисперсности.

Ключевые слова: сверхбыстрая закалка из расплава, химически безразделительная кристаллизация, твердый раствор, непрерывный распад, прерывистый распад, олово, висмут
Цитата: Вестник Удмуртского университета. Математика. Механика. Компьютерные науки, 2016, т. 26, вып. 3, с. 388-400
DOI: 10.20537/vm160308

Formation of the microstructure of rapidly solidified alloys for the system Sn-Bi

The results of microstructural study of rapidly solidified Sn-Bi alloys obtained at the melt cooling rate of $10^{5}$ K/s with the compositions of Sn-X wt. % Bi (X = 13, 20, 30, 43) are presented. Microstructural studies are carried out using scanning electron microscopy; a grain structure is analyzed by an electron backscatter diffraction technique. It is found out that the crystallization of all investigated alloys proceeds by a chemically partionless mechanism which results in the formation of a supersaturated solid solution of bismuth in a tin lattice with the original composition. Observations of the solid solution decomposition process at room temperature shows that decomposition proceeds by both continuous and discontinuous mechanisms in alloys with bismuth concentration not higher than the limit of solubility of bismuth in a tin (20 wt. %). Needle-like coherent bismuth inclusions are formed in the volume of a tin grain as a result of continuous decomposition. Discontinuous decomposition rate increases with the increasing concentration of bismuth in the alloy. In hipoeutectic alloys with bismuth concentration higher than the solubility limit, decomposition occurs by discontinuous mechanism. Complete decomposition proceeds by several stages and results in formation of areas with different degrees of microstructure fineness.

Keywords: rapid quenching from the melt, chemically partionless crystallization, solid solution, continuous decomposition, discontinuous decomposition, tin, bismuth
Citation in English: Bulletin of Udmurt University. Mathematics, Mechanics, Computer Science, 2016, vol. 26, issue 3, pp. 388-400

Журнал индексируется в Web of Science (Emerging Sources Citation Index)

Журнал индексируется в Scopus

Журнал входит в базы данных zbMATH, MathSciNet

Журнал включен в базу данных Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science

Журнал включен в перечень ВАК.

Электронная версия журнала на Общероссийском математическом портале Math-Net.Ru.

Журнал включен в Crossref