Structure of the amorphous-crystalline Fe₆₆Cu₆B₁₉Si₅Nb₄ alloy obtained by the melt-spinning process

This paper presents structure investigations of the rapidly cooled Fe₆₆Cu₆B₁₉Si₅Nb₄ alloy. A proper selection of chemical composition enabled in-situ formation of the amorphous-crystalline composite during the melt spinning process. Liquid phase separation into the Fe-rich and the Cu-rich phases was confirmed. The microstructures of alloy, melt-spun from 1723 and 1773 K, are composed of the Fe-rich amorphous matrix and Cu-rich spherical crystalline precipitates. For the higher melt-ejection temperature, no coarse precipitates could be observed. Amorphous nature of the Fe-rich matrix was confirmed by presence of a broad diffraction maximum on the X-ray diffraction patterns, a halo ring on the electron diffraction pattern as well as presence of exothermic effects, related to the crystallization of the Fe-rich amorphous matrix, in the differential scanning calorymetry. Beside presence of copper, revealing positive heat of mixing with iron, relatively large supercooled liquid region, was noticed.

Praca przedstawia badania kompozytu amorficzno-krystalicznego otrzymanego w stopie Fe₆₆Cu₆B₁₉Si₅Nb₄. Badania obejmowały rentgenowską analizę fazową (XRD), skaningową kalorymetrie różnicową (DSC), mikroskopię swietlną (LM), skaningową mikroskopię elektronową (SEM) i transmisyjną mikroskopię elektronową (TEM). Odpowiedni dobór składu chemicznego umożliwił uzyskanie kompozytu amorficzno-krystalicznego dzięki wykorzystaniu zjawiska podziału w stanie ciekłym w efekcie dodatniego ciepła tworzenia roztworu pomiędzy żelazem i miedzią. Mikrostruktury badanego stopu, po odlaniu z temperatury 1723 i 1773 K, składają się z amorficznej osnowy bogatej w żelazo i krystalicznych kulistych wydzieleń bogatych w miedź. Dla wyższej temperatury odlewania nie obserwowano dużych wydzieleń. Obecność fazy amorficznej została potwierdzona poprzez obecność halo na dyfrakcji elektronowej oraz efekt cieplny egzotermiczny w badaniach skaningowej kalorymetrii różnicowej, związany z krystalizacją osnowy bogatej w żelazo. Pomimo dodatku miedzi, wykazującej dodatnie ciepło tworzenia roztworu z żelazem, wyznaczony zakres cieczy przechłodzonej jest względnie duży.