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Nucleation behavior of the primary FCC-Al phase in a Al86Ni10MM4 metallic glass
Acta Materialia ( IF 8.3 ) Pub Date : 2025-01-16 , DOI: 10.1016/j.actamat.2025.120754
Wan Kim, Tianrui Duan, Eun Soo Park, John H. Perepezko
Acta Materialia ( IF 8.3 ) Pub Date : 2025-01-16 , DOI: 10.1016/j.actamat.2025.120754
Wan Kim, Tianrui Duan, Eun Soo Park, John H. Perepezko
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The kinetics analysis of the heterogeneous nucleation behavior of primary FCC-Al in Al-based metallic glasses (MG) has been limited to a narrow temperature range below glass transition temperature due to the limited thermal test range available for conventional DSC (differential scanning calorimetry). Investigation of nucleation kinetics over wide temperature ranges has been a persistent challenge to clarify the kinetic competition between glass formation and nucleation of primary FCC-Al. To overcome this limitation, the Time-Temperature-Transition (TTT) diagram of primary FCC-Al in Al86 Ni10 MM4 (MM: mischmetal) MG has been determined by thermodynamic calculations and nucleation delay time data measured at the high (near melting temperature) and low (near glass transition temperature) temperature region by Flash DSC (FDSC). By analyzing the break point of the increasing glass transition and crystallization temperatures resulting from annealing, the nucleation delay time of FCC-Al in the temperature range of 493 K to 513 K was determined. Quenching a molten Al86 Ni10 MM4 MG at cooling rates over 33,000 K/s suppressed the formation of intermetallic phases, enabling the determination of the delay time of FCC-Al nucleation in the range of 750 K to 760 K from FDSC cooling curves by the additivity rule. Experimental delay time data, coupled with a statistical analysis on nucleation events during repeat runs observed at the cooling rate of 40,000K/s, provided valuable constraints on the assignment of kinetics parameters for the TTT diagram.
中文翻译:
Al86Ni10MM4 金属玻璃中初级 FCC-Al 相的成核行为
由于传统 DSC(差示扫描量热法)可用的热测试范围有限,因此对铝基金属玻璃 (MG) 中初级 FCC-Al 的异质成核行为的动力学分析仅限于低于玻璃化转变温度的狭窄温度范围。研究宽温度范围内的成核动力学一直是阐明玻璃形成和初级 FCC-Al 成核之间的动力学竞争的持续挑战。为了克服这一限制,Al86Ni10MM4 (MM: mischmetal) MG 中初级 FCC-Al 的时间-温度-转变 (TTT) 图是通过热力学计算和闪光 DSC (FDSC) 在高(接近熔化温度)和低(接近玻璃化转变温度)温度区域测量的成核延迟时间数据确定的。通过分析退火导致玻璃化转变和结晶温度升高的断裂点,确定了 FCC-Al 在 493 K 至 513 K 温度范围内的成核延迟时间。以超过 33,000 K/s 的冷却速率淬火熔融 Al86Ni10MM4 MG 抑制了金属间化合物相的形成,从而能够根据加性规则从 FDSC 冷却曲线中确定 FCC-Al 成核在 750 K 至 760 K 范围内的延迟时间。实验延迟时间数据,加上在 40,000K/s 的冷却速率下观察到的重复运行期间成核事件的统计分析,为 TTT 图的动力学参数分配提供了有价值的约束。
更新日期:2025-01-16
中文翻译:

Al86Ni10MM4 金属玻璃中初级 FCC-Al 相的成核行为
由于传统 DSC(差示扫描量热法)可用的热测试范围有限,因此对铝基金属玻璃 (MG) 中初级 FCC-Al 的异质成核行为的动力学分析仅限于低于玻璃化转变温度的狭窄温度范围。研究宽温度范围内的成核动力学一直是阐明玻璃形成和初级 FCC-Al 成核之间的动力学竞争的持续挑战。为了克服这一限制,Al86Ni10MM4 (MM: mischmetal) MG 中初级 FCC-Al 的时间-温度-转变 (TTT) 图是通过热力学计算和闪光 DSC (FDSC) 在高(接近熔化温度)和低(接近玻璃化转变温度)温度区域测量的成核延迟时间数据确定的。通过分析退火导致玻璃化转变和结晶温度升高的断裂点,确定了 FCC-Al 在 493 K 至 513 K 温度范围内的成核延迟时间。以超过 33,000 K/s 的冷却速率淬火熔融 Al86Ni10MM4 MG 抑制了金属间化合物相的形成,从而能够根据加性规则从 FDSC 冷却曲线中确定 FCC-Al 成核在 750 K 至 760 K 范围内的延迟时间。实验延迟时间数据,加上在 40,000K/s 的冷却速率下观察到的重复运行期间成核事件的统计分析,为 TTT 图的动力学参数分配提供了有价值的约束。