Isothermal study of crystallization of Pd-Ni-Si amorphous metallic materials

Abstract

The isothermal crystallization of amorphous alloys of the type (Pd_100−x Ni _x )₈₃Si₁₇ has been investigated by DSC. The character of the transformation depends upon the content of Ni. Ifx>30, material crystallizes probably without nucleation in a very narrow temperature range. Ifx⩽30, the crystallization process is controlled by a nucleationgrowth mechanism. The initial stages of transformation are characterized by a relatively short incubation period with an Arrhenius temperature-dependence. Afterwards, the time-dependence of the degree of conversion is sigmoidal. Ifα<0.1, thenp∼1 characterizes a homogeneous nucleation. If 0.1<α<0.9 than the Avrami exponent isp(α)∼3–4. Atα>0.9 so-called tails are observed.

Two kinds of unseparable non-stationarities of the nucleation-growth process at the beginning of crystallization of the amorphous material are discussed.

Zusammenfassung

Die isotherme Kristallisation amorpher Legierungen des Types (Pd_100-x Ni_x)₈₃Si_l7 wurde durch DSC untersucht. Der Charakter der Umwandlung hängt vom Nickelgehalt ab. Istx>30, so kristallisiert die Substanz wahrscheinlich ohne Keimbildung in einem sehr engen Temperaturbereich. Istx⩽30, so ist der Kristallisationsprozess durch einen Keimwachstumsmechanismus bestimmt. Die Anfangsstadien der Umformung sind durch eine relativ kurze Inkubationsperiode gekennzeichnet und weisen eine Arrhenius-Abhängigkeit von der Temperatur auf. Später ist die Zeitanhängigkeit des Konversionsgrades sigmoidal. Wennα<0.1, dann charakterisiert p∼1 eine homogene Keimbildung. Gilt 0.1<α< 0.9, so ist der Avrami-Exponentp(α)∼3–4. Beiα>0.9 werden sogenannte Schweife beobachtet. Zwei nicht separierbare Arten der Nicht-Stationarität des Keimwachstumsprozesses zu Beginn der Kristallisation des amorphen Materials werden diskutiert.

Резюме

Методом ДСК изучена и зотермическая кристаллизация амор фных сплавов типа (Pd_100−xNi_x)₈₃Si₁₇. Характер превр ащений зависит от содержания никеля. Пр и содержании никеля х > 30, сплав кристаллизу ется в очень узком температурном интер вале и, повидимому, без образ ования центров крист аллизации. При х < 30, процесс криста ллизации опредуляется процес сом образование цент ров кристаллизации-рост. Начальные стадии превращения х арактеризуются отно сительно коротким инкубацион ным периодом с аррениусовской темп ературной зависимос тью. Впоследствии, времен ная зависимость степ ени превращения (а) станов ится сигмоидальной. Е сли а < 0.1, тогда ρ ∼ 1 характериз ует гомогенное образова ние центров кристалл изации. При 0.1 <α < 0.9 экспонента Аврам и становится равной ρ (а) ∼ 3–4. При а > 0.9 наблюдались так называемые “хвосты”. Обсуждены два типа нераздельны х нестационарных процессов образован ие центров кристалли зации-рост в начале кристаллиза ции аморфного сплава.