Физика металлов и металловедение

ВОЗМОЖНОСТИ АНАЛИЗА И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ НАНООБЪЕКТОВ С ПОМОЩЬЮ МОДЕЛИРОВАНИЯ, УЧИТЫВАЮЩЕГО НЕЯВНУЮ ЗАВИСИМОСТЬ ФУНКЦИОНАЛА ИХ СВОБОДНОЙ ЭНЕРГИИ ОТ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАМАГНИЧЕННОСТИ

МАНАКОВ Н.А., МАКАРОВ В.Н.

Проводится краткий обзор результатов компьютерного моделирования ферромагнетиков ограниченного размера (нанопластинок, тонких пленок и стержней прямоугольного сечения) с помощью метода минимизации функционала свободной энергии магнитной системы. При этом учитывали неявную зависимость функционала от распределения намагниченности через потенциал собственного поля, что позволило исключить точки лабильного равновесия при минимизации функционала. Установлена эффективность и адекватность этого метода для исследования микромагнитных свойств нанообъектов. Показаны специфические особенности формирования доменных структур нанообъектов, а также новые возможности их использования для магнитной записи информации.

СТРУКТУРА ЗАКАЛЕННЫХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ TI-RU

ДОБРОМЫСЛОВ А.В., ТАЛУЦ Н.И.

Закаленные сплавы системы титан-рутений с содержанием рутения от 0.25 до 4 ат.% были изучены с помощью рентгеноструктурного анализа, оптической металлографии, просвечивающей электронной микроскопии, а также измерения микротвердости. Установлено, что в процессе закалки в сплавах с содержанием рутения 0.25, 0.5 и 1 ат.% протекает полиморфное β → α-превращение с образование двухфазной (α + β)-структуры, а в сплавах Ti-1.5 ат.% Ru и Ti-2 ат.% Ru - мартенситное β → α″-превращение. Закаленный сплав Ti-3 ат.% Ru имеет (β  + ω)-структуру, а полная стабилизация β-фазы имеет место в сплаве с содержанием рутения 4 ат.%. В сплаве с 4 ат.% рутения на микроэлектронограммах наблюдается диффузное рассеяние, свидетельствующие о формировании ω-образных смещений в расположении атомов.

ФОРМИРОВАНИЕ ФАЗ ПРИ МЕХАНОСИНТЕЗЕ И ПОСЛЕДУЮЩИХ ОТЖИГАХ ОБРАЗЦОВ СОСТАВА ЦЕМЕНТИТА, ЛЕГИРОВАННЫХ ХРОМОМ И НИКЕЛЕМ

ЧУЛКИНА А.А., УЛЬЯНОВ А.И., ВОЛКОВ В.А., УЛЬЯНОВ А.Л., ЗАГАЙНОВ А.В., ЕЛЬКИН И.А.

С помощью рентгеновских, мёссбауэровских и магнитных измерений изучено формирование фаз при механосинтезе в шаровой планетарной мельнице и последующих отжигах образцов состава цементита, содержащих два легирующих элемента - хром и никель (Fe0.95-уСr0.05Niy)75C25, где у = 0-0.20. Показано, что в процессе механосинтеза формируется легированный хромом и малым количеством никеля цементит и легированная хромом и никелем аморфная фаза. Аморфная фаза при нагреве свыше 300 °C кристаллизуется в обогащенный никелем цементит. В процессе отжигов при более высоких температурах происходит распад наиболее богатого никелем цементита с образованием аустенита. В результате после отжигов при средних температурах в составе сплавов содержится легированный в основном хромом цементит и некоторое количество легированного аустенита, который, в зависимости от содержания в нем Ni, может находиться в ферромагнитном или парамагнитном состояниях. Отжиги при 800 °C вызывают полный или частичный распад содержащегося в сплавах цементита. Интенсивность распада определяется содержанием в образцах никеля.

ВЛИЯНИЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ОТЖИГА ТЕКСТУРИРОВАННЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОДЛОЖЕК NI-W НА СТРУКТУРНЫЕ СВОЙСТВА ЗАТРАВОЧНОГО СЛОЯ В ВТСП ЛЕНТАХ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ

ЧЕРНЫХ М.Я., КРЫЛОВА Т.С., КУЛИКОВ И.В., ЧЕРНЫХ И.А., ЗАНАВЕСКИН М.Л.

Впервые было обнаружено и исследовано перестроение поверхности металлических текстурированных лент при температурах, характерных для формирования затравочного буферного слоя Y2O3 сверхпроводящих лент второго поколения. Показано влияние террасной структуры на поверхности подложки на характеристики текстуры затравочного слоя Y2O3. Обнаруженный эффект является критически важным при осаждении буферных слоев на движущуюся ленту-подложку и позволяет увеличить температурный диапазон роста, при котором происходит полное наследование текстуры подложки затравочным слоем Y2O3.

ДИФФУЗНОЕ РАССЕЯНИЕ НА МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОМ КОБАЛЬТЕ

ШЕСТАКОВ А.Е., КАССАН-ОГЛЫ Ф.А., ТУРХАН Ю.Э.

Кратко изложена история изучения аномального диффузного рассеяния на совершенных монокристаллах. Рассмотрены некоторые традиционные способы регистрации диффузного рассеяния. Подробно рассмотрен вариант моно-Лауэ эксперимента. Проведена серия моно-Лауэ измерений на монокристалле кобальта при комнатной температуре (структура ГПУ). Полученные данные совпадают с теоретическими расчетами. Показана принципиальная возможность проведения таких измерений в лабораторных условиях. Обоснована возможность применения измерений диффузного рассеяния при исследовании структурных фазовых переходов в металлах.

ОСОБЕННОСТИ РАСПАДА ДЕЛЬТА-ФЕРРИТА В АЗОТСОДЕРЖАЩИХ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЯХ

САГАРАДЗЕ В.В., ФОМИНА О.В., ВИХАРЕВА Т.В., КАТАЕВА Н.В., КАБАНОВА И.Г., ЗАВАЛИШИН В.А.

Определены особенности распада ферромагнитного δ-феррита с образованием неферромагнитных составляющих (γ и σ-фаз) при температурах 900-1200 °C в азотсодержащей аустенитной стали. Превращение δ-феррита при высоких температурах (1100-1200 °C) происходит с образованием аустенитных видманштеттовых кристаллов в ферритной матрице. При более низких температурах (900-1000 °C) превращение δ-феррита развивается путем прерывистого распада с образованием колоний чередующихся пластин парамагнитных γ- и σ-фаз. В процессе формирования неферромагнитного состояния в результате распада δ-феррита при 900-1000 °C (1 ч) в предварительно упрочненной высокотемпературной деформацией стали наблюдается сохранение субзеренной структуры с повышенной плотностью дислокаций, характерной для термомеханической обработки.

ВЛИЯНИЕ РАДИАЛЬНО-СДВИГОВОЙ ПРОКАТКИ НА ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ АЛЮМОМАТРИЧНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ СПЛАВОВ ЭВТЕКТИЧЕСКОГО ТИПА AL-NI И AL-CA

АКОПЯН Т.К., АЛЕЩЕНКО А.С., БЕЛОВ Н.А., ГАЛКИН С.П.

Представлены результаты анализа механических свойств, макро- и микроструктур, а также фрактографический анализ изломов образцов из алюмоматричных композиционных сплавов Al-7.6 мас.% Ca эвтектического типа после термо-деформационной обработки, включающей радиально-сдвиговую прокатку (РСП). Горячая деформация предварительно отожженных слитков изучаемых сплавов круглого сечения диаметром 60 мм методом РСП при 400-450 °С с суммарным коэффициентом вытяжки µ = 9.0 способствует формированию благоприятной градиентной микроструктуры, с внешним более деформированным слоем, характеризующимся высокой микротвердостью и толщиной порядка 1.5-2.5 мм. Микротвердость плавно снижается от периферии к центру заготовок. Испытания на одноосное растяжение выявили, что прочность сплавов после РСП повышается в 2.0-2.5 раза по сравнению с литым или отожженным состоянием, при этом пластичность либо не уступает пластичности в отожженном состоянии, либо, как в случае сплава Al-7.6 мас.% Са, повышается в несколько раз. Последнее обстоятельство наглядно иллюстрируют результаты анализа изломов образцов, на которых наблюдается переход от хрупкого или смешенного типа разрушения до деформационной обработки к ярко выраженному вязкому ямочному типу после РСП.

ВЛИЯНИЕ ТЕРМООБРАБОТКИ НА ВЯЗКОСТЬ РАЗРУШЕНИЯ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА AL-CU-MG

ХЕММУШ Л., МЕГАЛЕ А., ХЕННИ ШЕБРА А.

Исследование проведено на алюминиевом термоупрочняемом сплаве Al-Cu-Mg (2017A), с целью установить, как сказывается термообработка на величине вязкости разрушения (ВР), определяемой при испытаниях на трехточечный изгиб, и как эта величина соотносится со значениями вязкости разрушения, вычисляемыми по эмпирическим формулам, которые в качестве параметра используются поглощенной энерией удара по Шарпи. Проведенные испытания на 3х-точечный изгиб показали, что минимальные значения ВР и максимальная нагрузка отвечали сплаву в отожженном состоянии. Более того, термообработка, обеспечивающая дисперсионное твердение материала в результате его искусственного старения, приводит к их значительному и максимально достижимому увеличению. Эмпирическая формула Шиндлера дает наилучшую оценку величины вязкости разрушения для всех металлургических состояний сплава 2017А.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕЖДУ АТОМАМИ УГЛЕРОДА И АКТИВНОСТЬ УГЛЕРОДА В ГЦК-ЖЕЛЕЗЕ: ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ТЕОРИИ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

РИДНЫЙ Я.М., МИРЗОЕВ А.А., СЧАСТЛИВЦЕВ В.М., МИРЗАЕВ Д.А.

Проведен анализ литературных данных о взаимодействии атомов углерода и методах расчета его активности в решетке γ-железа, а также рассмотрены как статистико-термодинамические результаты, так и данные, полученные методами компьютерного моделирования. Для сопоставления имеющихся результатов использовано моделирование активности углерода в аустените методом Монте-Карло. Показано, что экспериментальная кривая концентрационной зависимости активности углерода может быть воспроизведена для множества сильно отличающихся энергий взаимодействия между атомами углерода в первых двух координационных сферах. Таким образом, задача определения параметров С-С-взаимодействия в ГЦК-железе по данным активности не является математически корректной и необходим расчет из первых принципов. Показано, что в области концентраций углерода до 7 ат.% приближенные статистические теории приводят к точным результатам. Анализ результатов ab initio моделирования показал, что учет взаимодействия атомов углерода в третьей и четвертой координационных сферах практически не влияет на активность углерода.

ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ СИНТЕЗА НА ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И СТРУКТУРУ ОБРАЗЦОВ EUBA2CU3O6 + Δ

КЛИНКОВА Л.А., НИКОЛАЙЧИК В.И., БАРКОВСКИЙ Н.В., ФЕДОТОВ В.К., ШЕВЧУН А.Ф.

Методами рентгенофазового и химического анализов, электронной дифракции, элементного анализа и высокого разрешения в просвечивающем электронном микроскопе исследованы состав и структура керамических образцов оксида EuBa2Cu3O6+δ (Eu-123), отожженных поэтапно в различных условиях - на воздухе, в атмосфере кислорода и аргона, при температуре 940-960 °С, в течение 1-70 ч с использованием процедуры гомогенизации или без таковой. Продуктом отжига образцов, независимо от условий, является наноструктурированный оксид Eu-123 с тетрагональной или ромбической структурой и размером доменов 1-20 нм. Наноструктурированность объекта, доказанная с помощью высокоразрешающей электронной микроскопии, обусловлена его химической природой - существованием оксидов гомологического ряда EunBamCum+nOy, члены которого благодаря наличию идентичных структурных элементов когерентно сращиваются друг с другом, создавая иллюзию монокристалла. Оксид Eu-123, равно как и другие члены ряда EunBamCum+nOy, диспропорционирует в зависимости от условий отжига с образованием других членов этого ряда, расположенных по обе стороны от доминирующего оксида. Температура перехода в сверхпроводящее состояние Tc каждого члена ряда зависит от средней степени окисления меди. При = 2.28 пять членов ряда EunBamCum+nOy с матрицами (Ba : Cu) 5:8, 3:5, 2:3, 5:7 и 3:4 проявляют сверхпроводящие свойства в интервале Tc = 82-90 К.

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ СПЛАВА 50TI-40PD-10NI С ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫМ ЭФФЕКТОМ ПАМЯТИ ФОРМЫ

ПОПОВ Н.Н., ЛАРЬКИН В.Ф., ПРЕСНЯКОВ Д.В., ГРИШИН Е.Н., СЫСОЕВА Т.И., МОРОЗОВА Т.А., ПОТЕМКИН Г.А., КОСТЫЛЕВА А.А.

Проведены комплексные исследования свойств сплава с высокотемпературным эффектом памяти формы (ЭПФ) 50Ti-40Pd-10Ni. Получены сведения об элементном и фазовом составах, его механических и термомеханических характеристиках. Исследования проводились на образцах, вырезанных из полосы толщиной 2.04 мм. Диапазон фазовых превращений находится в интервале от Mf = 371.3 °C до Af = 436.9 °C. Максимальные величины эффекта памяти формы εЭПФ и степени восстановления формы ηЭПФ равны 3.9% и 49% соответственно. Однако, эти значения недостаточны для создания работоспособного устройства безопасности. Увеличение данных характеристик предполагается обеспечить за счет оптимальных изменений элементного состава сплава с ЭПФ, выбора режимов термообработки и режимов наведения деформации исследуемым объектам. Результаты данных исследований необходимы для разработки различных устройств, применяемых в объектах атомной энергетики.

ПЕРЕХОДЫ МЕЖДУ СЕГМЕНТАМИ C-ОБРАЗНЫХ И S-ОБРАЗНЫХ ДОМЕННЫХ ГРАНИЦ В МАГНИТНО-ОДНООСНЫХ И ТРЕХОСНЫХ ПЛЕНКАХ

ДУБОВИК М.Н., БАЙКЕНОВ Е.Ж., ЗВЕРЕВ В.В., ФИЛИППОВ Б.Н.

Выполнено трехмерное микромагнитное компьютерное моделирование переходных структур, отделяющих друг от друга участки C-образных и S-образных вихревых асимметричных доменных стенок в пленках с осью легкого намагничивания, параллельной поверхности. Рассмотрены пленки с одноосной и трехосной магнитной анизотропией (с ориентацией поверхности параллельно кристаллографической плоскости (100)). Получены новые типы переходных структур, в том числе содержащие блоховские точки.