Нейтронные дифракционные исследования структур и фазовых переходов в тройных сплавах Fe-Ga-RE (RE = Dy, Er, Pr, Sm, Tb, Yb)

Аннотация

Приведены новые данные о фазовых составах и структурных превращениях в сплавах Fe₈₁Ga₁₉ и Fe₇₃Ga₂₇, легированных микродобавками (~0.1 − 0.5 ат.%) редкоземельных элементов (RE) (Dy, Er, Pr, Sm, Tb, Yb). Структурные данные получены в нейтронных дифракционных экспериментах, выполненных с высоким разрешением и в режиме непрерывного сканирования по температуре при нагреве до 900°С и последующем охлаждении со скоростью ±2 °С/мин. При малом количестве RE-элемента (≤ 0.2 ат. %) структурные перестройки протекают в целом одинаковым образом и в исходных Fe₈₁Ga₁₉ и Fe₇₃Ga₂₇ сплавах, и в их легированных аналогах. Наоборот, в сплавах Fe₇₃Ga₂₇RE с RE в количестве ~0.5 ат.% как последовательность образующихся и исчезающих структурных фаз, так и финальное состояние сплава зависят от типа редкоземельного элемента. В исходном (as-cast) состоянии микроструктура сплавов Fe₈₁Ga₁₉RE преимущественно представляет собой неупорядоченную матрицу (фаза А2) с областями ближнего порядка по типу D0₃. Процесс непрерывного медленного нагрева приводит к формированию кластеров упорядоченной фазы D0₃ с размерами в диапазоне (200 – 300) Å. Микроструктура большей части сплавов Fe₇₃Ga₂₇RE с RE в количестве 0.5 ат.% в исходном состоянии представляет собой структурно неупорядоченную матрицу (фаза A2) с дисперсно встроенными в нее кластерами фазы D0₃ с характерными размерами ~900 Å. В процессе медленных нагрева и охлаждения в этих сплавах формируется однородное состояние. Обнаруженная ранее в электронно-дифракционных исследованиях поверхностных слоев аналогичных сплавов тетрагональная фаза L6₀ в нейтронных дифракционных спектрах, формирующихся всем объемом образцов, ни в одном из исследованных Fe-Ga-RЕ сплавов не найдена.