Физика металлов и металловедение

МИКРОСТРУКТУРА БЫСТРОЗАТВЕРДЕВШИХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ SN-ZN-BI-IN

ГУСАКОВА О.В., ШЕПЕЛЕВИЧ В.Г.

Представлены результаты исследования фазового состава и микроструктуры фольг сплавов (в мас.%) Sn-8.0 Zn-3.0 Bi-X In (X = 1.5; 2.5; 4.5; 9.0), полученных методом закалки из расплава при скорости охлаждения расплава до 5·105 К/с. Определена зависимость фазового состава быстрозатвердевших фольг от концентрации индия. Показано, что в быстрозатвердевших фольгах кристаллизация протекает с образованием пересыщенных твердых растворов на основе β-Sn и γ-фазы (Sn4In). Установлены механизмы и скорости распада пересыщенных твердых растворов при комнатной температуре. Обсуждены особенности формирования микроструктуры фольг. Методом дифракции отраженных электронов проведены исследования зеренной структуры, дано объяснение образованию вытянутой формы зерен и высокой удельной поверхности малоугловых границ.

МИКРОСТРУКТУРА И АДГЕЗИОННАЯ ПРОЧНОСТЬ NI3TI-ПОКРЫТИЯ, ПОЛУЧЕННОГО МЕТОДОМ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО КИСЛОРОДНОГО ГАЗОПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ ПОРОШКА МЕХАНОАКТИВИРОВАННОГО ИНТЕРМЕТАЛЛИДА

РЕДДИ НАГАРАДЖА Ч., КУМАР Б. С. АДЖАЙ, РАМЕШ М.Р., КОППАД ПРАВЕЕННАТХ Г.

Исследовано получение интерметаллического соединения Ni3Ti посредством совместного размола в высокоэнергетической шаровой мельнице порошков никеля и титана. Порошковые помолы, механоактивированные в шаровой мельнице в течение 4, 6, 8, 10 и 11 ч, были приготовлены, чтобы проанализировать, какие интерметаллические соединения NixTiy формируются за указанное время. Прошедшие механоактивацию порошки были исследованы методами растровой электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа. После 11-часового размола порошков Ni и Ti сформировались слоистые порошковые частицы фазы Ni3Ti, что было подтверждено появлением на рентгенограммах характерных пиков интенсивности. Для формирования на подложке из нержавеющей стали двух типов пленочных покрытий состава Ni3Ti и Ni3Ti + (Cr3C2 + 20NiCr) был использован метод высокоскоростного кислородного газоплазменного напыления. Для обоих полученных материалов была отмечена отличная когезия покрытия с его минимальной пористостью менее 2%. Испытания на адгезионную прочность при растяжении образцов с покрытиями проводились, чтобы удостовериться в прочности связи покрытий с подложкой. Из двух исследованных покрытий отличную прочность связи продемонстрировал Ni3Ti. Величина прочности связи Ni3Ti покрытия с подложкой составила 41.04 MПa.

СТРУКТУРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ, ПРОИСХОДЯЩИЕ В ПРОЦЕССЕ СВАРКИ ВЗРЫВОМ ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ И ВЫСОКОПРОЧНОГО ТИТАНА

ЛАЗУРЕНКО Д.В., БАТАЕВ И.А., МАЛИ В.И., ЛОЖКИНА Е.А., ЕСИКОВ М.А., БАТАЕВ В.А.

Изучены особенности строения сваренного взрывом слоистого материала из высокопрочного титанового сплава и инструментальной валковой стали с промежуточным слоем из конструкционной низкоуглеродистой стали. Проведен анализ структурных преобразований, происходящих в материалах при их динамическом взаимодействии. Особое внимание уделено структуре вихревых зон, формирующихся на границах раздела заготовок из разнородных сталей, а также конструкционной стали и сплава на основе титана. Методами структурного анализа зафиксированы стабильные и метастабильные соединения, возникающие при сварке взрывом разнородных материалов. С целью выявления особенностей структурных преобразований, обусловленных длительным нагревом, заготовки из титанового сплава и конструкционной стали были соединены также по технологии диффузионной сварки. Показано, что в процессе диффузионной сварки вдоль всей границы раздела разнородных материалов формируется сплошной слой стабильных хрупких интерметаллидов. В материалах, полученных сваркой взрывом, интерметаллидные фазы распределены локально и, таким образом, оказывают более слабое охрупчивающее воздействие.

КВАНТОВАЯ МОДЕЛЬ ГИСТЕРЕЗИСА В ОДНОДОМЕННОМ МАГНИТОМЯГКОМ ФЕРРОМАГНЕТИКЕ

ИГНАТЬЕВ В.К., ЛЕБЕДЕВ Н.Г., ОРЛОВ А.А.

Предложена квантовая модель магнитомягкого ферромагнетика на примере одного домена кристалла α-Fe, находящегося в состоянии намагниченности насыщения и помещенного в переменное магнитное поле. На основе метода эффективного гамильтониана в модели учтены зеемановская энергия, спин-орбитальное взаимодействие и взаимодействие с кристаллическим полем. Для учета магнитной анизотропии предложено разложение пробной одноэлектронной волновой функции в ряд по малому параметру спин-орбитального взаимодействия. В рамках представления Гейзенберга получены нелинейные уравнения движения для намагниченности и орбитального момента домена. Параметры нелинейных уравнений найдены из сравнения с экспериментальными данными по магнитной анизотропии железа. Уравнения решены численно методом Рунге-Кутта с учетом магнитного трения, введенного в уравнения феноменологически. Зависимость намагниченности одного домена от напряженности внешнего поля имеет характерный вид петли гистерезиса. Основные параметры петли количественно согласуются с экспериментальными данными исследований магнитных свойств наночастиц железа и оксида железа. Предложена методика моделирования динамики намагниченности многодоменного ферромагнетика в приближении сильного кристаллического поля.

ВЛИЯНИЕ РАВНОКАНАЛЬНОГО УГЛОВОГО ПРЕССОВАНИЯ И ПОСЛЕДУЮЩЕГО ОТЖИГА НА МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА МАГНИТОМЯГКОГО СПЛАВА СИСТЕМЫ FE-CO

КОРШУНОВ А.И., ОСИПОВА Н.И., ОЛЕНИН А.М., ПИГАРЕВ Ю.Н., КУЛАКОВА О.В.

Исследовано влияние интенсивной пластической деформации на микроструктуру и магнитные свойства магнитомягкого прецизионного сплава 27КХ. В качестве метода интенсивной пластической деформации был использован метод равноканального углового прессования. Показано, что равноканальное угловое прессование, формируя мелкозернистую структуру материала, приводит к его магнитному твердению. Отжиг сильнодеформированных образцов позволил получить существенно улучшенные магнитные характеристики. Так, магнитная проницаемость увеличилась более чем в 3 раза по сравнению с обработкой по ГОСТ 10160-75.

ИССЛЕДОВАНИЕ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОРОШКОВ АМОРФНОГО МАГНИТОМЯГКОГО СПЛАВА AMAG-200

КУЗНЕЦОВ П.А., СТАРИЦЫН М.В., САМОДЕЛКИН Е.А., КЛИМОВ В.Н.

Представлены экспериментальные результаты исследований радиотехнических свойств композита на основе порошка аморфного магнитомягкого сплава AMAG-200 различных фракций; проанализировано влияние объемной доли порошка в композите на СВЧ-свойства.

ФОРМИРОВАНИЕ МИКРО- И НАНОПОРИСТОЙ СТРУКТУРЫ НА ТИТАНЕ ПУТЕМ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ

ЖЕВТУН И.Г., ГОРДИЕНКО П.С., ЯРУСОВА С.Б., КУЛЬЧИН Ю.Н., СУББОТИН Е.П., ПИВОВАРОВ Д.С., ЯЦКО Д.С.

Методом лазерной наплавки порошков TiC с последующим селективным травлением на поверхности титанового сплава ВТ1-0 получена микропористая структура с регулируемой толщиной пористого слоя и размерами пор. Показано, что при использовании относительно крупных частиц карбидного порошка - 80-100 мкм и увеличении скорости перемещения лазерного пучка до 20 мм/с на внутренней поверхности пор формируется однородная нанопористая субструктура.

ФОРМИРОВАНИЕ ОБОРВАННЫХ ДИСЛОКАЦИОННЫХ ГРАНИЦ ДЕФОРМАЦИОННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ НА ФАСЕТИРОВАННЫХ ГРАНИЦАХ ЗЕРЕН

РЫБИН В.В., ПЕРЕВЕЗЕНЦЕВ В.Н., КИРИКОВ С.В.

Проанализированы типичные конфигурации оборванных дислокационных границ, формирующихся в ходе пластической деформации на фасетированных границах зерен. Установлены причины их возникновения. Показано, что форма и размеры оборванных дислокационных границ деформационного происхождения определяются геометрией фасетированной границы и загрузкой актуальных систем скольжения решеточных дислокаций. Расчеты, выполненные в рамках 2D-модели, позволяют объяснить особенности морфологии наблюдаемых оборванных дислокационных границ.

ИССЛЕДОВАНИЕ КРИТИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ ПОЛУОГРАНИЧЕННЫХ АНТИФЕРРОМАГНЕТИКОВ МЕТОДОМ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

БЕЛИМ С.В., ТРУШНИКОВА Е.В.

Проведено исследование фазовых переходов в трехмерной антиферромагнитной модели Изинга методом компьютерного моделирования Монте-Карло и моделирование при различных значениях отношения обменных интегралов на поверхности и в объеме системы. Построена фазовая диаграмма системы. Показано, что на фазовой диаграмме присутствует фаза, в которой упорядочение спинов на поверхности системы происходит при температуре ниже температуры Нееля. В отличие от ферромагнитной модели Изинга, пересечение линий фазовых переходов происходит в тетракритической, а не трикритической точке. Получена зависимость поверхностных критических индексов от отношения обменных интегралов. Выявлено, что при отношении обменных интегралов ниже определенного значения поверхностный фазовый переход обладает признаками фазового перехода третьего рода.

К ВОПРОСУ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭФФЕКТОВ ЯДЕРНОЙ ТРАНСМУТАЦИИ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ФАЗОВОГО СОСТАВА ОБЛУЧЕННЫХ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ

БЕЛОЗЕРОВА А.Р., БЕЛОЗЕРОВ С.В., ШАМАРДИН В.К.

В задаче моделирования радиационно-индуцированной нестабильности выделений MnS на основе эффектов ядерной трансмутации при реакторном облучении рассматриваются существующие математические модели для определения расчетных оценок радиационно-индуцированных изменений фазового состава облученных конструкционных материалов действующих энергетических и исследовательских реакторов.

МИКРОСТРУКТУРНЫЕ ФАКТОРЫ, СНИЖАЮЩИЕ ЛОКАЛЬНУЮ ПРОЧНОСТЬ ГРАНИЦ ЗЕРЕН МАРТЕНСИТНЫХ СТАЛЕЙ

МИШИН В.М., ФИЛИППОВ Г.А.

В результате фазового превращения аустенита в мартенсит при закалке стали образуются ослабленные структурные зоны - границы исходных аустенитных зерен. Они ослаблены микроструктурными факторами: остаточными внутренними микронапряжениями и сегрегациями охрупчивающих примесей. Проведена количественная оценка совместного влияния и разделены вклады микроструктурных факторов, таких как остаточные микронапряжения, сегрегация фосфора и углерода на границах зерен, на снижение локальной прочности границ исходных аустенитных зерен мартенситных сталей. Установлена зависимость локальной прочности границы зерна от соотношения различных уровней остаточных микронапряжений и атомной концентрации примеси фосфора на границе зерна в местах его сегрегации. Количественно показано, что адсорбционное обогащение фосфором границ зерен в аустените, приводит к ослаблению межзеренного сцепления и облегчению зарождения и развития трещины по границам исходных аустенитных зерен. Показана количественная зависимость локальной прочности границ зерен от соотношения углерода и фосфора на границах зерен. Углерод при концентрациях до 0.04% снижает охрупчивание границ сегрегациями фосфора, а при концентрациях более 0.04% углерод теряет нейтрализирующее действие на сегрегирование фосфора, концентрация фосфора на границах зерен растет, хрупкая прочность границ падает. Показана применимость разработанной методики количественной оценки локальной прочности границ зерен закаленной стали с помощью испытаний на замедленное разрушение и применения метода конечных элементов для определения локальных напряжений.

РОЛЬ ПАРАМЕТРОВ СВАРКИ ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ СОЧЕТАНИЯ ВЫСОКОЙ ПРОЧНОСТИ И ПЛАСТИЧНОСТИ ПРИ СВАРКЕ АЛЮМИНИЕВОЙ БРОНЗЫ CU-7AL-3FE ВОЛЬФРАМОВЫМ ЭЛЕКТРОДОМ В ГАЗОВОЙ СРЕДЕ

АББАСИ МОРТЕЗА, ДЕРАХШАНДЕ-ХАГИГИ РЕЗА

Сварочная способность сплавов алюминиевой бронзы позволяет придавать форму таким изделиям, как трубы и сосуды, под давлением. Поэтому необходимо получение высокой прочности вместе с хорошей пластичностью. Сварка вольфрамовым электродом в газовой среде сплава алюминиевой бронзы Cu-7Al-3Fe была выполнена с изменением таких параметров как скорость потока защитного газа, предварительный нагрев и термическая обработка после сварки. Для исследования разных образцов применяли оптическую и сканирующую электронную микроскопию вместе с энергодисперсионной рентгеновской спектроскопией (EDX). Измерения микротвердости и испытания на растяжения были выполнены, чтобы увидеть влияние этих параметров на предельную прочность при растяжении и пластичность образцов.

РОЛЬ РАЗЛИЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ В ФОРМИРОВАНИИ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВЫСОКОЭНТРОПИЙНЫХ СПЛАВОВ С ОЦК-РЕШЕТКОЙ

ГОРБАНЬ В.Ф., КРАПИВКА Н.А., ФИРСТОВ С.А., КУРИЛЕНКО Д.В.

Анализ простых структур неупорядоченных твердых растворов высокоэнтропийных сплавов (ВЭС) на основе ОЦК-решетки позволил установить влияние различных параметров на их физико-механические свойства. Выявлено, что размерное несоответствие в ВЭС при увеличении твердости приводит к снижению модуля упругости, однако характеристики нормированной твердости повышаются. Установлено немонотонное влияние энтальпии смешения на твердость и модуль упругости высокоэнтропийных сплавов с ОЦК-решеткой при смещении ее в сторону отрицательных величин. Предложена формула расчета модуля упругости высокоэнтропийных сплавов с ОЦК-решеткой, исходя из их состава и основываясь на роли самого тугоплавкого металла.

ВЛИЯНИЕ МЕДИ НА ЭЛЕКТРОННУЮ СТРУКТУРУ И ЭФФЕКТИВНЫЕ МАССЫ МОНОКРИСТАЛЛОВ CUIN5SE8 ПО ДАННЫМ ФОТОЭМИССИОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ С УГЛОВЫМ РАЗРЕШЕНИЕМ

КУЗНЕЦОВА Т.В., ГРЕБЕННИКОВ В.И., ЛЮПИШАНСКИЙ Д., БОДНАРЬ И.В., ВЯЛЫХ Д., РАЙНЕРТ Ф., ЯКУШЕВ М.В.

Методами фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением (ФЭСУР, ARPES) исследована электронная структура монокристаллов InSe и CuIn5Se8, установлены основные закономерности ее трансформации при добавлении меди. Найдены основные кривые дисперсии валентных полос в исследуемых многокомпонентных системах и определены эффективные массы основных носителей в соединении CuIn5Se8. Выполнены совместные теоретические и экспериментальные исследования, обеспечивающие возможность применения метода фотоэмиссионной спектроскопии углового разрешения не только к одиночным изолированным состояниям, но и к сложным кристаллам с большим числом атомов в элементарной ячейке и, следовательно, множеством дисперсионных полос. Показано, что определяющий вклад в интенсивность наблюдаемого сигнала дают окрестности максимумов и минимумов дисперсионных кривых E(k), которые фактически задают массив экспериментальных ФЭСУР-спектров.