Влияние механических колебаний на формирование микроструктуры монокристаллов и керамических композитов при выращивании с расплава

Досліджено вплив механічних коливань частотою 50 Гц на процес формування мікроструктури та хімічного складу монокристалів із гексабориду лантану й армованих керамічних композитів системи LaB₆—ZrB₂ під час кристалізації із розплаву та подальшої термообробки. Встановлено, що механічні коливання впливають на процес кристалізації і призводять до вирівнювання концентраційного профілю розподілу атомів перед фронтом росту кристала, змінюють форму та розміри зони розплаву, а також підсилюють структурну неоднорідність. Методами оптичної мікроскопії, рентгенівської текстурдифрактометрії, мікрорентгеноспектральним і рентгенофазовим аналізами показано, що внаслідок дії механічних коливань змінюється кількість, розмір і форма волокон дибориду перехідного металу в процесі спрямованої кристалізації евтектичного сплаву LaB₆—ZrB₂. З’являється розорієнтація матричної і армуючої фаз відносно кристалографічного напрямку росту, що задається кристалом-затравкою, яка призводить до погіршення монокристалічності зразка. Підвищується дефектність структури, що своєю призводить до зменшення періоду ґратки і густини гексабориду лантану та керамічного композиту системи LaB₆—ZrB₂.The effect of mechanical vibration with 50 Hz frequency on the formation of microstructure and chemical composition of single crystals of lanthanum hexaboride and reinforced ceramic composites of LaB₆—ZrB₂ during crystallization from the melt and subsequent heat treatment was investigated. It was found that the mechanical vibrations affect the crystallization and lead to the equalization of the concentration profile of the distribution of atoms in front of the crystal growth, alter the shape and size of the melt zone and increase structural heterogeneity. Methods of optical microscopy, X-ray texture diffractometry, microanalysis and X-ray analysis show that as a result of mechanical vibrations changing the number, size and shape of the transition metal diboride fibers during directional solidification of eutectic alloy LaB₆—ZrB₂ occurs. Disorientation matrix and reinforcing phases relative to crystallographic growth direction, given by the seed crystal, which leads to poor monocrystallinity sample, appear. Increasing of the defect structure reduces the lattice period and density of lanthanum hexaboride and ceramic composite system LaB₆—ZrB₂.Исследовано влияние механических колебаний частотой 50 Гц на процесс формирования микроструктуры и химического состава монокристаллов с гексаборида лантана и армированных керамических композитов системы LaB₆—ZrB₂ при кристаллизации из расплава и последующей термообработке. Установлено, что механические колебания влияют на процесс кристаллизации и приводят к выравниванию концентрационного профиля распределения атомов перед фронтом роста кристалла, изменяют форму и размеры зоны расплава, а также усиливают структурную неоднородность. Методами оптической микроскопии, рентгеновской текстурдифрактометрии, микрорентгеноспектральным и рентгенофазовым анализами показано, что в результате действия механических колебаний изменяются количество, размер и форма волокон диборида переходного металла в процессе направленной кристаллизации эвтектического сплава LaB₆—ZrB₂. Появляется разориентация матричной и армирующей фаз относительно кристаллографического направления роста, задающегося кристаллом-затравкой, которая приводит к ухудшению монокристалличности образца. Повышается дефектность структуры, что в свою очередь приводит к уменьшению периода решетки, а также плотности гексаборида лантана и керамического композита системы LaB₆—ZrB₂

Структура и свойства направлено закристаллизированного сплава системы Мо-8,7 Si-18 B

Проблематика. Дослідження сплавів системи Mo–Si–B – нового типу жароміцних сплавів для виготовлення лопаток газових турбін на заміну нікелевим монокристалічним суперсплавам. Мета дослідження. Вивчення впливу кінетичних параметрів безтигельної зонної плавки та надлишку бору на закономірності формування структури і механічні властивості спрямовано закристалізованого евтектичного сплаву Мо-8,7 ат. % Si-18 ат. % B. Методика реалізації. Спрямовано закристалізовані сплави Мо-8,7 ат. % Si-18 ат. % B і Мо-8,7 ат. % Si-18,5 ат. % B одержано методом безтигельної зонної плавки неспечених порошкових пресовок. Проведено мікроструктурний аналіз одержаних спрямовано армованих композитів і зламів, рентгенофазовий аналіз, дослідження мікромеханічних властивостей з дисперсійним аналізом отриманих даних. Результати дослідження. Отримано спрямовано закристалізовані сплави Мо-8,7 % Si-18 % B, Мо-8,7 % Si-18,5 % B та швидкозакристалізований сплав Мо-8,7 % Si-18,5 % B, мікроструктура яких складається з інтерметалідної матриці, армованої включеннями твердого розчину молібдену. Інтегральна мікротвердість одержаних сплавів досягає 11,86 ± 1,49 ГПа, а тріщиностійкість – 6,92 ± 0,68 МПа×м1/2. Висновки. Збільшення швидкості кристалізації зумовлює закономірне подрібнення структури та підвищення анізотропності матричної фази. Показано, що введення домішки бору в кількості 0,5 ат. % призводить до зміщення рівноваги з області Mo-Mo5SiB2-Mo3Si в область Mo-Mo5SiB2-Mo2B. Спостерігаються анізотропія мікротвердості та переважно ізотропія тріщиностійкості.Background. The research of alloys of the Mo–Si–B-system, which are a new type of heat-resistant alloys for the manufacture of gas turbine blades to replace nickel single crystal superalloys. Objective. The purpose is to study the effect of the kinetic parameters of crucibleless melting zone and redundancy of boron on the regularity of directionally solidified eutectic Mo-8.7 at. % Si-18 at. % B alloy’s formation of structure and mechanical properties. Methods. Directionally solidified Mo-8.7 at. % Si-18 at. % B and Mo-8.7 at. % Si-18.5 at. % B alloys were produced by crucibleless melting zone of not sintered powder compacts. Microstructure analysis of the obtained reinforced composites and chips, X-ray analysis, the study of micromechanical properties with a dispersion analysis of the data were conducted. Results. Directionally solidified Mo-8.7 % Si-18 % B, Mo-8.7 % Si-18.5 % B alloys and fast solidified Mo-8.7 % Si-18.5 % B alloy were produced, their microstructure consists of intermetallic matrix reinforced with inclusions of solid solution of molybdenum. Integrated micro hardness of the received alloys reaches 11.86 ± 1.49 GPa and fracture toughness – 6.92 ± 0.68 MPa×ml/2. Conclusions. The increase of the rate of crystallization leads to a natural refinement of the structure and increase of the anisotropy in matrix phase. It is shown that the introduction of boron in amount of 0.5 at. % leads to a decrease of the equilibrium from Mo-Mo5SiB2-Mo3Si to Mo-Mo5SiB2-Mo2B. The microhardness is anisotropic and fracture toughness is mostly isotropic.Проблематика. Исследование сплавов системы Mo–Si–B – нового типа жаропрочных сплавов для изготовления лопаток газовых турбин на замену никелевым монокристаллическим суперсплавам. Цель исследования. Изучение влияния кинетических параметров бестигельной зонной плавки и излишка бора на закономерности формирования структуры и механические свойства направленно закристаллизованного эвтектического сплава Мо-8,7 ат. % Si-18 ат. % B. Методика реализации. Направленно закристаллизованные сплавы Мо-8,7 ат. % Si-18 ат. % B и Мо-8,7 ат. % Si-18,5 ат. % B получены методом бестигельной зонной плавки неспеченных порошковых прессовок. Проведены микроструктурный анализ полученных направлено армированных композитов и сколов, рентгенофазовый анализ, исследование микромеханических свойств с дисперсионным анализом полученных данных. Результаты исследования. Получены направленно закристаллизованные сплавы Мо-8,7 % Si-18 % B, Мо-8,7 % Si-18,5 % B и быстрозакристаллизованный сплав Мо-8,7 % Si-18,5 % B, микроструктура которых состоит из интерметаллидной матрицы, армированной включениями твердого раствора молибдена. Интегральная микротвердость полученных сплавов достигает 11,86 ± 1,49 ГПа, а трещиностойкость – 6,92 ± 0,68 МПа•м1/2. Выводы. Увеличение скорости кристаллизации приводит к закономерному измельчению структуры и повышению анизотропности матричной фазы. Показано, что введение примеси бора в количестве 0,5 ат. % приводит к уменьшению равновесия из области Mo-Mo5SiB2-Mo3Si в область Mo-Mo5SiB2-Mo2B. Наблюдаются анизотропия микротвердости и преимущественно изотропия трещиностойкости

Superfield description of 5D supergravity on general warped geometry

We provide a systematic and practical method of deriving 5D supergravity action described by 4D superfields on a general warped geometry, including a non-BPS background. Our method is based on the superconformal formulation of 5D supergravity, but is easy to handle thanks to the superfield formalism. We identify the radion superfield in the language of 5D superconformal gravity, and clarify its appearance in the action. We also discuss SUSY breaking effects induced by a deformed geometry due to the backreaction of the radius stabilizer.Comment: 25 pages, no figures, LaTeX, final version to appear in JHE

Microstructure and mechanical properties of a directionally solidified Mo-12Hf-24B alloy

In the present paper we report on a new Mo-12Hf-24B (in at. %) alloy which was processed by crucible-free zone melting (ZM) from cold pressed elemental powders. The alloy was solidified using crystallization rates of 90 mm/h, 100 mm/h and 110 mm/h. SEM investigations of the zone molten alloys showed well-aligned arrangements of the microstructural constituents. XRD analyses revealed the following phases: MoSS, Mo2B, HfB and a new phase, which is provisionally indicated as Mo2HfBx. The phases Mo2B and Mo2HfBx have a preferred crystallographic orientation parallel to the growth direction. High temperature compression creep strength at about 1100 °C was evaluated and compared with the commonly used Ni-based superalloys CMSX-4 and CMSX-10 as well as a directionally solidified Mo-Si-B materials. In comparison to the reference alloys, the creep resistance of ZM Mo-Hf-B materials was found to be substantially improved due to the construction and anisotropic arrangement of the incorporated compound phases in these Mo-based alloy