The Effect of Copper and Manganese on the Amorphization Process in a Thin Fe–Si–Mg–O Film

The effect of copper and manganese on the amorphization process in the surface layer of a technical Fe-3% Si alloy during annealing in the α → γ transition temperature range was determined by x-ray phase analysis. The presence of 0.5 wt. % Cu and 0.3 wt. % Mn in the initial Fe-3% Si solid solution significantly enhances the amorphization process that occurs when heated in the temperature range 920… 960∘C as an alternative to the α → γ phase transformation. The effect of amplification of amorphization is both in obtaining a larger amount of material in the amorphous state, and in the appearance of two amorphous phases, differing in average interatomic distance. The composition of the amorphous phase is approximately described as Fe89Si6Mg4Mn0.5Cu0.5 in the presence of Cu and Mn atoms and Fe90Si6Mg4 in the case of their absence in the amorphous layer.     Keywords: amorphization, non-ambient x-ray diffraction, Fe-3%Si, phase transition, thermal stability

HIGH-TEMPERATURE AMORPHIZATION OF FE-SI-MG-O THIN FOILS

При исследовании процессов, происходящих на поверхности сплава Fe-3 % Si c термостойким покрытием (MgО + 4 % H2O), при непрерывном отжиге в интервале температур 30–1060°C методом терморентгенографии был установлен интересный физический эффект. В слое, состоящем из α-Fe, оксидов (MgFe)2SiO4, (MgFe)O, SiO2, при нагреве в температурном интервале, соответствующем α-γ превращению (920–960°C), наблюдается «аморфизация» твердого раствора на основе железа. Аморфоподобное состояние материала сохраняется в процессе дальнейшего отжига как при повышении температуры, так и при охлаждении до 20 °C.An interesting physical effect was revealed by non-ambient XRD for the Fe-3 % Si alloy with (MgO + 4 % H2O) heat-resistant coating during continuous annealing in the temperature range of 30–1060°C. In the layer composed of α-Fe and (MgFe)2SiO4, (MgFe)O, SiO2 oxides, "amorphization" of iron based solid solution observed when heated in the temperature range corresponding to the α-γ transformation (920–960 °C). Amorphous-like state is preserved during the further annealing as the temperature increases, and when cooled to 20°C.Работа выполнена на оборудовании лаборатории «Структурных методов анализа и свойств материалов и наноматериалов» ЦКП УрФУ в рамках проектной темы Минобрнауки РФ (задание № 11.1465.2014/K). Авторы выражают признательность за содействие программе поддержки ведущих университетов РФ в целях повышения их конкурентоспособности №211 Правительства РФ № 02.А03.21.0006

METHOD FOR THE STRUCTURE INVESTIGATION OF MULTICOMPONENT THIN METAL-CERAMIC FILMS

С использованием оригинальной методики, включающей: определение интегрального химического состава с одновременным получением металлографического шлифа с помощью анализатора тлеющего разряда GDA-750; методы сканирующей электронной микроскопии с применением микрорентгеноспектрального анализа выявленного горизонта, исследована подповерхностная область электротехнической стали после рекристаллизационно-обезуглероживающего отжига.The subsurface region of electrical steel after recrystallization-decarburization annealing was investigated using an original method consisting of: definition of the integral chemical composition along with simultaneous metallographic polished section production of by means of GDA-750 glow discharge analyzer and scanning electron microscopy with electron microprobe analysis of revealed section

EFFECT OF COPPER AND MANGANESE ON THIN FILM Fe–Si–Mg–O AMORPHIZATION PROCESS

Effect of copper and manganese on amorphization process in Fe–3%Si outer zone with α–γ temperature interval annealing was determining, using non-ambient x‑ray diffraction method.Методом рентгеновского фазового анализа определялось влияние меди и марганца на процесс аморфизации в поверхностном слое технических сплавов Fe–3%Si при отжиге в интервал температур α–γ-перехода

Amorphization in a thin film of the Fe-Si-Cu-Mn-Mg-O system

This work is devoted to establishment of the chemical composition and conditions of formation and stability of the amorphous phase arising in the Fe-Si-Cu-Mn-Mg-O system in the course of high-temperature annealing. The materials used for research cold rolled strips 0,70 mm of alloy thick, containing were used (in % on weight): Si – 3,1, Cu – 0,5, Mn – 0,3, other iron and inevitable impurity. The main methods used of a research the high-temperature x-ray phase analysis, the scanning electronic microscopy with electron probe analyses. Upon studying the processes occurring on the surface of a Fe-3%Si-0,5%Cu alloy sample with a heat resistant MgO coating during continuous annealing at a temperature range of 600…1060 °C, the formation of an amorphous phase in the form of a Fe-based solid solution was observed using the non-ambient XRD technique. This phenomenon was observed in a layer composed of α-Fe and (MgFe)2SiO4, (MgFe)O, SiO2 oxides upon heating in the temperature range corresponding to α→γ transformation, that is, 920…960 °C. The amorphous state of the thin film was preserved during the subsequent annealing, both during heating and during cooling to a temperature of 20 °C.Данная работа посвящена установлению химического состава и условий формирования стабильной аморфной фазы, возникающей в системе Fe-Si-Cu-Mn-Mg-O в процессе высокотемпературного отжига. В качестве материала для исследования использовались холоднокатаные полосы толщиной 0,70 мм сплава, содержащего (в % по массе): Si – 3,1, Сu – 0,5, Mn – 0,3, остальное железо и неизбежные примеси. В качестве основных методов исследования использовались высокотемпературный рентгеновский фазовый анализ, сканирующая электронная микроскопия с электронно-зондовым (МРСА) анализами. Интегральный химический анализ слоев материала от поверхности вглубь образцов проводился с применением анализатора тлеющего разряда GDA-750. При исследовании процессов, происходящих на поверхности сплава Fe-3%Si-0,5%Cu c термостойким покрытием MgO, при непрерывном отжиге в интервале температур 600…1060°C методом терморентгенографии обнаружено образование аморфной фазы в виде твердого раствора на основе Fe. Эффект наблюдался в слое, состоящем из α-Fe, оксидов (MgFe)2SiO4, (MgFe)O, SiO2, при нагреве в температурном интервале, соответствующем α→γ превращению: 920…960 °C. Аморфное состояние тонкого слоя сохраняется в процессе дальнейшего отжига, как при повышении температуры, так и при охлаждении до 20°C

The Effect of Copper and Manganese on the Amorphization Process in A Thin Fe–Si–Mg–O Film

The effect of copper and manganese on the amorphization process in the surface layer of a technical Fe-3% Si alloy during annealing in the α → γ transition temperature range was determined by x-ray phase analysis. The presence of 0.5 wt. % Cu and 0.3 wt. % Mn in the initial Fe-3% Si solid solution significantly enhances the amorphization process that occurs when heated in the temperature range 920… 960∘C as an alternative to the α → γ phase transformation. The effect of amplification of amorphization is both in obtaining a larger amount of material in the amorphous state, and in the appearance of two amorphous phases, differing in average interatomic distance. The composition of the amorphous phase is approximately described as Fe89Si6Mg4Mn0.5Cu0.5 in the presence of Cu and Mn atoms and Fe90Si6Mg4 in the case of their absence in the amorphous layer.     Keywords: amorphization, non-ambient x-ray diffraction, Fe-3%Si, phase transition, thermal stability