Исследование процессов упорядочения и механизмов неупругости в сплавах на основе системы Fe-Ga

Сплавы на основе системы Fe-Ga обладают рекордными значениями константы магнитострикции. На известной зависимости константы магнитострикции от содержания Ga наблюдается два максимума: при 19 и 27% Ga (400 ppm). Учитывая прямую пропорциональность между величиной магнитострикции и демпфирующей способностью сплавов (Y) с магнитомеханическим рассеянием энергии, сплавы системы Fe-Ga представляют интерес в качестве новой группы демпфирующих материалов. Так, при исследовании демпфирующей способности сплава Fe-27Ga, нами были выявлены рекордные характеристики рассеяния энергии (Y ≈ 90%).

Согласно равновесной диаграмме, в сплавах с содержанием 13–27 % Ga формируются упорядоченные фазы D03, L12, D019, В2. Дальнее упорядочение атомов Ga резко понижает функциональные свойства Fe-Ga сплавов, в том числе демпфирующую способность, из-за уменьшения подвижности границ магнитных доменов в результате их взаимодействия с границами антифазных доменов.

Проведено изучение типа и кинетики упорядочения в двойных Fe-Ga сплавах. Образцы закаливались из области однородного твердого раствора с А2 структурой и подвергались старению при температурах от 150 до 630°С. По данным рентгенофазового анализа, на примере состава Fe-27 % Ga установлено, что при температурах 150–300 °С происходит D03 упорядочение ОЦК решетки. При старении образцов при 350°C, упорядоченная L12 фаза образуется после 8 часов, инкубационный период зарождения L12 фазы уменьшается с повышением температуры старения. Согласно металлографическим оценкам, после отжига при 400°С в течение 5 ч доля L12 фазы в структуре составляет порядка 15%. Наличие процессов низкотемпературного упорядочения ОЦК решетки и выделения упорядоченных фаз при Т > 300°C подтверждается данными калориметрии, внутреннего трения и микротвердости. При температурах выше 620°С наблюдается выделение D019 фазы. В работе также проведены исследования по влиянию частичной замены Ga на Al. Частичная замена Ga на Al подавляет выделение упорядоченной L12 фазы.