Физика металлов и металловедение

ВЛИЯНИЕ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ДЕФОРМАЦИИ И ТЕМПЕРАТУРЫ СТАРЕНИЯ НА ЭВОЛЮЦИЮ СТРУКТУРЫ, МИКРОТВЕРДОСТЬ И ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ НИЗКОЛЕГИРОВАННОГО СПЛАВА CU-CR-ZR

ХЕЙФЕЦ А.Э., ХОМСКАЯ И.В., КОРШУНОВ Л.Г., ЗЕЛЬДОВИЧ В.И., ФРОЛОВА Н.Ю.

Изучено действие предварительной высокоскоростной деформации методом динамического канально- углового прессования (ДКУП) и последующих отжигов на трибологические свойства дисперсионно- твердеющего сплава Cu-0.092 мас.% Cr-0.086 мас.% Zr. Показано, что материал поверхностного слоя сплава с субмикрокристаллической (СМК) структурой, полученной методом ДКУП, можно существенно упрочнить интенсивной пластической деформацией трением скольжения за счет создания нанокристаллической структуры с размером кристаллитов от 15 до 60 нм. Показано, что СМК-структура, полученная высокоскоростной деформацией методом ДКУП, понижает интенсивность изнашивания образцов при трении скольжения в 1.4 раза по сравнению с исходным крупнокристаллическим состоянием. Максимальные значения микротвердости и минимальные значения коэффициента трения и сопротивления сдвигу получены в образцах, предварительно подвергнутых ДКУП и старению при 400 °C. Достигнутый уровень микротвердости составляет 3350 МПа, что в 5 раз превышает микротвердость сплава в исходном крупнокристаллическом состоянии.

МИГРАЦИЯ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ В ПОЛЕ ГРАДИЕНТА ТЕМПЕРАТУРЫ

КОЗЛОВ А.В., ПОРТНЫХ И.А., ПАСТУХОВ В.И.

Проведено исследование влияния градиента температур по толщине оболочки твэла реактора на быстрых нейтронах на миграцию точечных дефектов, образующихся в материале оболочки при нейтронном облучении. Показано, что под действием градиента температур поток вакансий на внутреннюю поверхность оболочки больше, чем поток межузельных атомов, что приводит к формированию профиля концентрации в оболочке с обедненной вакансиями зоной у внутренней поверхности. Приведены экспериментальные результаты пространственного распределения пор по толщине оболочки, с которыми сопоставлены результаты концентрационных профилей и потоков вакансий.

ВЛИЯНИЕ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В СПЛАВЕ CU-14AL-3NI С ЭФФЕКТОМ ПАМЯТИ ФОРМЫ, ПОДВЕРГНУТОМ КРУЧЕНИЮ ПОД ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ

ЛУКЬЯНОВ А.В., ПУШИН В.Г., КУРАНОВА Н.Н., СВИРИД А.Э., УКСУСНИКОВ А.Н., УСТЮГОВ Ю.М., ГУНДЕРОВ Д.В.

Установлены возможности управления структурой и свойствами сплава с памятью формы системы Cu-Al-Ni за счет применения различных схем термомеханической обработки, включающих ковку, гомогенизацию в аустенитном состоянии и последующую закалку, а также деформацию кручением под высоким давлением. Впервые ультрамелкозернистые структуры в данном сплаве получены при использовании метода интенсивной пластической деформации кручением. Обнаружено, что в сплаве в результате кручения на 10 оборотов формируется нанокристаллическая структура с размером зерен менее 100 нм. Последующий кратковременный нагрев сплава до 800 °C (10 с) в температурную область существования гомогенной β-фазы позволил сформировать посредством рекристаллизации ультрамелкозернистую структуру с преимущественными размерами зерен 1 и 8 мкм. При этом закалка после нагрева предотвратила распад твердого раствора. Измельчение зеренной структуры изменило деформационное поведение сплава, обеспечив возможность значительной пластической деформации при механических испытаниях. Разрушение крупнозернистого горячекованного закаленного сплава происходило хрупко по границам бывших аустенитных зерен и пакетов мартенсита. Высокопрочный ультрамелкозернистый сплав также испытывал в основном межкристаллитное разрушение по большеугловым границам элементов структуры, однако размер зерен был на два порядка меньше, чем размеры зерен исходного сплава. Это определило повышение его относительного удлинения при механических испытаниях.

ЭВОЛЮЦИЯ СТРУКТУРЫ БРОНЗЫ CU-1%SN ПРИ КРУЧЕНИИ ПОД ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ И ПОСЛЕДУЮЩЕМ ОТЖИГЕ

ПОПОВ В.В., ПОПОВА Е.Н., СТОЛБОВСКИЙ А.В., ФАЛАХУТДИНОВ Р.М.

Исследована эволюция структуры оловянистой бронзы при кручении под высоким давлением при комнатной температуре с разной степенью деформации. Изучена термическая стабильность получаемой структуры, а именно, ее поведение при отжигах в интервале температур 150-400 °C. Проанализированы возможности легирования меди оловом для получения термически стабильной наноструктуры с высокими прочностными характеристиками.

ВЛИЯНИЕ ГОМОГЕНИЗАЦИИ НА КОРРОЗИОННЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВА AL-MG

ЛИ ИНЬ, ЦЗЯ ГУАНЦЗЭ

Рассмотрено влияние гомогенизации на коррозионное поведение алюминиевого сплава 5083-O. Для характеристики и обсуждения коррозионной стойкости алюминиевого сплава 5083-O использована межкристаллитная и пластинчатая коррозия. Изменения в морфологии, типе и распределении осадков и расположение дислокаций в образцах после гомогенизации оценивали с помощью оптической микроскопии (ОМ), сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ). Исходя из экспериментальных наблюдений, обсуждается влияние высокоактивного распределения границ зерен и типов составляющих частиц на коррозию. Эксперименты показали, что коррозионное поведение сплава 5083-O тесно связано с микроструктурой, полученной при термической обработке. Гомогенизация, проведенная после литья, оказала оптимальное воздействие на общую коррозионную стойкость материала. Тем не менее все образцы удовлетворяют требованиям коррозионной стойкости к материалам для морского применения.

УДЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ПЛАКИРОВАННОЙ МЕДЬЮ СТАЛЬНОЙ ПРОВОЛОКИ И МИКРОСТРУКТУРА ОБЛАСТЕЙ СОПРЯЖЕНИЯ МЕДЬ/ЖЕЛЕЗО

ЛИ ХУНДЗИАНЬ, ДИН ЧЖИМИНЬ

Микроструктура приграничных областей сопряжения железной основы и медного покрытия, а также удельное электросопротивление покрытых тонким слоем меди стальных проволок после холодного волочения и отжига были систематически исследованы методами растровой (сканирующей) и просвечивающей электронной микроскопии, энергодисперсионной спектрометрии и измерения удельного электросопротивления. Полученные результаты свидетельствуют о том, что атомы меди и железа диффундировали через границу раздела в матрицы друг друга. Атомы Fe диффундировали в медную матрицу с образованием твердого раствора железа в меди. Формирование твердого раствора происходило по механизму замещения. Когда концентрация атомов Fe превышала их предельную растворимость в меди, твердый раствор в Cu становился пересыщенным, что обычно приводило к образованию кластеров Fe, а при определенных условиях - к выделению в медной матрице частиц фазы α-Fe. Некоторое небольшое количество выделений фазы α-Fe размером от 1 до 5 нм наблюдалось в меди в областях, прилегающих к границе сопряжения Cu/Fe холоднотянутых плакированных медью стальных (ПМС) проволок. Ряд частиц α-Fe размером от 1 до 20 нм был зарегистрирован со стороны меди вблизи границ сопряжения Cu/Fe ПМС проволоки, отожженной при температуре 850 °С. Когда температура отжига была меньше 750 °С, величина удельного электросопротивления (УЭС) отожженной проволоки была ниже, чем УЭС холоднотянутых аналогов. Однако при температуре отжига выше 750 °С удельное электросопротивление отожженной ПМС-проволоки превышало величину, соответствующую холоднотянутой ПМС проволоке, причем УЭС увеличивалось с ростом температуры отжига. В статье подробно обсуждается связь между размерами нано-дисперсных выделений α-Fe-фазы и УЭС ПМС проволоки.

МАГНИТНАЯ СТРУКТУРА И МАГНИТОТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА LA0.7SR0.3MN1-XNIXO3

ТРОЯНЧУК И.О., БУШИНСКИЙ М.В., ТЕРЕШКО Н.В., СИКОЛЕНКО В., ШОРР С.

Составы системы La0.7Sr0.3Mn1-xNixO3 (0.12 ≤ x ≤ 0.35) были изучены методами дифракции нейтронов, магнитометрии, измерения магнитотранспортных свойств. Установлено, что эти соединения имеют ромбоэдрическую кристаллическую структуру при температурах 5-300 К. Показано, что замещение ионов марганца ионами никеля ведет к уменьшению температуры Кюри от 278 К (х = 0.12) до 60 К (х = 0.3), при этом спонтанная намагниченность составов падает до нуля (x = 0.33). Магниторезистивный эффект для полуметаллов 0.12 ≤ x  0.18 усиливается вблизи температуры Кюри, тогда как для полупроводниковых составов с х ≥ 0.2 магнитосопротивление плавно уменьшается с увеличением температуры. Для составов х ≥ 0.25 методом дифракции нейтронов обнаружена антиферромагнитная компонента G-типа, у которой температура Нееля достигает 260 К (х = 0.35). Исследование системы La1-ySryMn0.65Ni0.35O3 (y ≤ 0.3) показало, что ферромагнитная компонента уменьшается с ростом содержания ионов Sr. Сделан вывод о том, что антиферромагнетизм в составах х > 0.25 обусловлен сильными отрицательными обменными взаимодействиями Ni2+-О-Ni2+ и Mn4+-О-Mn4+ и отсутствием ионного упорядочения. На основании полученных данных построена магнитная фазовая диаграмма системы La0.7Sr0.3Mn1-xNixO3 (0.12 ≤ x ≤ 0.35).

КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ МАРТЕНСИТА В СПЛАВЕ NI42MN47IN11 ПОСЛЕ ПРЯМОГО И ОБРАТНОГО ФАЗОВОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ

КАЛЕТИНА Ю.В., КАБАНОВА И.Г., ФРОЛОВА Н.Ю., КАЛЕТИН А.Ю.

Исследована мартенситная структура сплава Ni47Mn42In11 и выявлены ее кристаллографические особенности после 10 циклов прямых и обратных фазовых превращений. В каждом цикле сплав нагревали в аустенитную область с последующим охлаждением до криогенных температур. Установлено, что двойниковые по (107) мартенситные кристаллы могут граничить между собой не только по плоскости которая является для них плоскостью симметрии, хотя и не относится к числу плотноупакованных, но также по плоскости которая относится к числу плотноупакованных, но не является плоскостью симметрии.

ЭЛЕКТРОННО-МИКРОСКОПИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ТЕТРАГОНАЛЬНОГО МАРТЕНСИТА В СПЛАВЕ IN-4.5% CD

ХЛЕБНИКОВА Ю.В., ЕГОРОВА Л.Ю., РОДИОНОВ Д.П.

В работе с использованием методов металлографии, рентгенографии, просвечивающей электронной микроскопии и EBSD-анализа показано, что при охлаждении ниже температуры мартенситного ГЦК → ГЦТ превращения в сплаве In-4.5 мас.% Cd образуется пакетная структура, состоящая из колоний тетрагональных пластин-ламелей, разделенных двойниковой границей {101}ГЦТ. Пара соседних пластин мартенсита различается направлением оси тетрагональности. С использованием метода ЕВSD установлено, что в соседних пакетах всегда присутствуют три сорта пластин тетрагонального мартенсита, находящихся в двойниковом положении и различающихся направлением оси тетрагональности. Каждая мартенситная пластина состоит в свою очередь из набора более мелких пластин, находящихся в двойниковом положении. После цикла ГЦТ → ГЦК → ГЦТ-превращений происходит перекристаллизация сплава с уменьшением размера зерна в несколько раз по сравнению с величиной зерна в исходной структуре, при этом величина пакетов, а также длина и ширина мартенситных пластин в пакете коррелирует с изменением размера зерна сплава.

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В ТРИП/ТВИП-СТАЛЯХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ И СКАНИРУЮЩЕЙ ЭЛЕКТРОННОЙ МИКРОСКОПИИ

SEGEL C., WEIDNER A., BIERMANN H.

Современные метастабильные стали с ТРИП/ТВИП-эффектами обладают удачным комплексом физико-механических свойств. Они сочетают как высокие показатели по прочности, так и по пластичности, что обуславливается процессами, протекающими при деформации, к которым можно отнести: двойникование, образования дефектов упаковки и мартенситное превращение. Для изучения эволюции указанных процессов в CrMnNi ТРИП/ТВИП-сталях и нержавеющей CrNiMo стали, не обладающей подобными эффектами в диапазоне исследуемых температур, использовался метод акустической эмиссии с применением современных методов обработки сигнала, включающих кластерный анализ функций спектральной плотности. Результаты данного исследования сопоставлялись с детальным анализом микроструктуры, выполненным на сканирующем электронном микроскопе с использованием дифракции обратно отраженных электронов (EBSD).

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА И ГИГАНТСКИЙ МАГНИТНЫЙ ИМПЕДАНС АМОРФНЫХ ПРОВОЛОК НА ОСНОВЕ КОБАЛЬТА С УГЛЕРОДНЫМ ПОКРЫТИЕМ

ГОЛУБЕВА Е.В., СТЕПАНОВА Е.А., БАЛЫМОВ К.Г., ВОЛЧКОВ С.О., КУРЛЯНДСКАЯ Г.В.

Сравнительный анализ магнитных свойств и особенностей гигантского магнитного импеданса был проведен для аморфных быстрозакаленных проволок состава (Co0.94Fe0.06)72.5Si12.5B15 в исходном состоянии и после нанесения углеродного покрытия. Осаждение дефектного графеноподобного углеродного слоя осуществляли при нормальных условиях в процессе выдержки в толуоле (метилбензоле). Метод энергодисперсионного анализа позволил достоверно показать, что после модификации в толуоле содержание углерода на поверхности существенно превышает естественный фон углерода. Осаждение углеродного покрытия вызвало изменения распределения исходных закалочных напряжений в приповерхностном слое аморфных проволок. Сравнительный анализ магнитных и магнитоимпедансных свойств образцов до и после выдержки в ароматическом сольвенте подтверждает изменения эффективной магнитной анизотропии вследствие такой обработки поверхности.

ТЕРМИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕРМООБРАБОТКАХ В ЛЕГИРОВАННЫХ ТИТАНОМ И ФОСФОРОМ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЯХ

АРБУЗОВ В.Л., БЕРГЕР И.Ф., БОБРОВСКИЙ В.И., ВОРОНИН В.И., ДАНИЛОВ С.Е., КАЗАНЦЕВ В.А., КАТАЕВА Н.В., САГАРАДЗЕ В.В.

В результате комплексного исследования аустенитных Cr-Ni-Mo нержавеющих сталей, с различными уровнями легирования титаном и фосфором, получена информация об изменении их структурного и микроструктурного состояния в процессе термического воздействия. Установлено, что при легировании фосфором происходит уменьшение параметра решетки. Вклад фосфора в данный эффект составляет 0.015 ± 0.002 Å/ат.%. Старение при температуре 670 К в течение около 20 ч приводит к выделению дисперсных игольчатых частиц, предположительно фосфидов железа. При температурах 700-800 К в аустенитных сталях наблюдается атомное расслоение твердого раствора, интенсивность которого уменьшается при легировании титаном или фосфором в концентрациях 1.0 и 0.1 мас.% соответственно. При более высоких температурах (около 950 К) происходит рост образующихся выделений γ '- фазы состава Ni3Ti размером 7-10 нм.

ВЛИЯНИЕ СОСТОЯНИЯ ИНТЕРФЕЙСОВ НА МАГНИТОРЕЗИСТИВНЫЕ СВОЙСТВА СВЕРХРЕШЕТОК CO/CU

ЧУПРАКОВ С.А., БАННИКОВА Н.С., БЛИНОВ И.В., КРИНИЦИНА Т.П., МИЛЯЕВ М.А., ПОПОВ В.В., РЯБУХИНА М.В., УСТИНОВ В.В.

Методами ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и рентгеновской рефлектометрии исследовано влияние структуры интерфейсов на магниторезистивные свойства сверхрешеток Co/Cu. Установлено, что при увеличении температуры отжига возрастает число атомов кобальта, участвующих в формировании межслойных границ, и уменьшается доля высокосовершенных интерфейсов, а также увеличивается шероховатость интерфейсов. Показано, что с увеличением ширины межслойных границ происходит увеличение вероятности акта рассеяния электронов проводимости на межслойных границах.