Физика металлов и металловедение

МИКРОСТРУКТУРА И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА НАНОСЛОЯ ГАДОЛИНИЯ В ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНОМ СПИНОВОМ КЛАПАНЕ

НАУМОВА Л.И., МИЛЯЕВ М.А., КРИНИЦИНА Т.П., МАКАРОВ В.В., РЯБУХИНА М.В., ЧЕРНЫШОВА Т.А., МАКСИМОВА И.К., ПРОГЛЯДО В.В., УСТИНОВ В.В.

Методом магнетронного напыления изготовлены наноструктуры типа спиновый клапан, свободный слой которых представляет собой обменно-связанную пару Gd/CoFe (синтетический ферримагнетик). Показано, что в фиксированном магнитном поле при изменении температуры вблизи точки компенсации синтетического ферримагнетика происходит переключение спинового клапана между магнитными состояниями, характеризуемыми максимальным и минимальным сопротивлением. Исследована зависимость температуры компенсации от толщины слоя Gd. Интерпретация полученной зависимости дана на основе результатов исследований микроструктуры слоя гадолиния и с учетом особенностей его магнитной структуры.

МИКРОСТРУКТУРА И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИТА ПСЕВДО α-ТИТАНОВЫЙ СПЛАВ/TIB, ПОЛУЧЕННОГО IN SITU С ПОМОЩЬЮ ЛИТЬЯ И ПОДВЕРГНУТОГО ДЕФОРМАЦИОННОЙ И ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ

ГАЙСИН Р.А., ИМАЕВ В.М., ИМАЕВ Р.М.

Работа посвящена исследованию микроструктуры и механических свойств коротковолокнистого композиционного материала на основе Ti/TiB, приготовленного in situ с использованием обычного литья. В качестве матрицы был взят двухфазный титановый сплав ВТ18У (Ti–6.8Al–4Zr–2.5Sn–1Nb–0.7Mo–0.15Si), в который вводили бор и чистый титан, что привело к образованию 6.5 об. % TiB-волокон. Две деформационных обработки были применены в данном исследовании. Первая включала в себя изотермическую ковку в двух направлениях (2D) при температурах верхней части α + β-фазовой области, что обеспечило вытягивание волокон TiB вдоль одного направления. Вторая обработка включала в себя 3D-ковку при температурах α + β-фазовой области и была нацелена на дробление и хаотичную ориентацию боридов с тем, чтобы получить материал по возможности с изотропными свойствами. Деформированные полуфабрикаты композиционных материалов и матричного сплава были подвергнуты термической обработке. Механические испытания, выполненные на растяжение и ползучесть, показали существенное превосходство композиционных материалов по прочности и сопротивлению ползучести в сравнении с матричным сплавом при сохранении приемлемой пластичности. Микроструктурные исследования разрушенных образцов свидетельствуют о сохранении высокой адгезионной прочности границ между матрицей и TiB-волокнами с повышением температуры испытания независимо от ориентации и морфологии боридов, причем разрушение композитов начинается с дробления боридов, а завершается вязким разрушением матрицы.

СТРУКТУРА ПРИПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ВЫСОКОПРОЧНОЙ СТАЛИ, ПОДВЕРГНУТОЙ ВОЗДЕЙСТВИЮ ГИДРОАБРАЗИВНОЙ СТРУИ

ТАБАТЧИКОВА Т.И., ТЕРЕЩЕНКО Н.А., ЯКОВЛЕВА И.Л., ГУДНЕВ Н.З.

Методами оптической, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, а также рентгеноструктурного анализа исследованы изменения структуры и микротвердости в приповерхностном слое высокопрочной стали, подвергнутой гидроабразивной резке.

ВЛИЯНИЕ ИНГИБИТОРОВ НА СТРУКТУРУ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА МАГНИТОМЯГКИХ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ

ЦЕПЕЛЕВ В.С., СТАРОДУБЦЕВ Ю.Н., БЕЛОЗЕРОВ В.Я.

Представлены результаты исследования влияния различных ингибиторов на структуру и магнитные свойства нанокристаллических сплавов Fe73.5Cu1M3Si13.5B9, где M = Nb, W, Mo, V, Cr или комбинация этих элементов. Показано, что при использовании ингибиторов с большей растворимостью в α-Fe растет параметр решетки фазы Fe3Si, а также увеличивается спад начальной магнитной проницаемости нанокристаллического сплава. Применение комбинации нескольких ингибиторных элементов позволяет увеличить температуру кристаллизации и оптимизировать режим термической обработки сердечников.

РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ФОЛЬГ-ФИЛЬТРОВ НА ОСНОВЕ ПАЛЛАДИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИНХРОТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

АКИМОВА О.В., ВЕЛИГЖАНИН А.А.

Рентгенографически, с использованием синхротронного излучения (СИ), исследованы состояния длительной релаксации металлических фольг-фильтров на основе палладия (Pd–9.6 ат. % Y и Pd–5.3 ат. % In–0.5 ат. % Ru) после гидрогенизации (82000 и 58500 ч, соответственно). Проведен анализ величин нормированных интегральных интенсивностей дифракционных максимумов для двух порядков отражений от областей когерентного рассеяния (ОКР) по кристаллографическим направлениям [111] и [100].

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫМ МЕТОДОМ ГУДМЕНА КИНЕТИКИ РОСТА ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ БОРИДОВ FEB И FE2B НА ОБРАЗЦАХ ИЗ СТАЛИ МАРКИ AISI D2

КЕДДАМ М.

Для исследования кинетики роста боридного поверхностного слоя во время твердофазного (порошкового) борирования образцов стали марки AISI D2 предложена новая диффузионная модель, основанная на использовании интегрального метода теплового баланса по Гудмену. Эта диффузионная модель принимает в расчет существование инкубационного периода зарождения двухфазного (FeB и Fe2B) боридного слоя. Во-первых, коэффициенты диффузии бора в фазах FeB и Fe2B боридного слоя были оценены с помощью простого подхода в рамках указанного интегрального метода. Во-вторых, величины энергии активации диффузии бора в фазах FeB и Fe2B боридного слоя были рассчитаны и сопоставлены с имеющимися в литературе экспериментальными значениями. Практическая применимость сформулированной диффузионной модели была подтверждена использованием дополнительных условий процедуры борирования. Суммарная толщина боридного слоя, экспериментально полученного при температуре 1243 K в течение 2, 4 и 6 ч, была сопоставлена со значениями, предсказываемыми предложенной моделью. Отмечено хорошее совпадение расчетных и экспериментальных результатов.

EBSD-АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ ЛИТЫХ И ЗАКАЛЕННЫХ СПЛАВОВ ГАФНИЙ–ТИТАН

ХЛЕБНИКОВА Ю.В., РОДИОНОВ Д.П., СУАРИДЗЕ Т.Р., ЕГОРОВА Л.Ю., КАЗАНЦЕВ В.А., НИКОЛАЕВА Н.В.

Методами металлографии и EBSD-анализа изучена структура сплавов Hf–45% Ti и Hf–70% Ti, сформировавшаяся в разных кинетических условиях реализации β → α (ОЦК → ГПУ) полиморфного превращения. Показано, что сплавы Hf–Ti в литом состоянии имеют смешанную структуру, состоящую из кристаллов α-фазы нескольких морфологических типов: крупных пластин, групп мелких параллельных пластинок и мелких кристаллитов, имеющих форму, близкую к полиэдрической. Структура α-фазы сплавов Hf–Ti после закалки состоит из кристаллов мартенсита, сгруппированных в пакеты. В каждом пакете присутствуют кристаллы нескольких кристаллографических ориентаций из 12 возможных в соответствии с ориентационными соотношениями Бюргерса, причем не выявлено закономерного чередования разных ориентаций α-фазы в пакете. Независимо от скорости охлаждения сплавов Hf–Ti при β → α-полиморфном превращении в пределах зерна исходной β-фазы реализуется одинаковый набор ориентировок α-фазы. Разориентировка элементов субструктуры в пределах кристалла α-фазы в исследованных сплавах Hf–Ti достигает ~5.0° для литого состояния и ~2.2° после закалки.

ЭВОЛЮЦИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕДИ В ПРОЦЕССЕ “ПРЕССОВАНИЕ–ВОЛОЧЕНИЕ”

ВОЛОКИТИНА И.Е., ВОЛОКИТИН А.В.

В последние годы, с целью снятия ограничений по длине заготовок появляются тенденции разработки так называемых “совмещенных” процессов обработки металлов давлением, которые представляют собой сочетание двух и более традиционных процессов деформирования и способов интенсивной пластической деформации. Главной особенностью таких “совмещенных” процессов является то, что при их реализации снижаются либо полностью устраняются недостатки обычных процессов обработки металлов давлением, которые входят в совмещенный процесс. В данной работе проведен анализ влияния комплексной обработки и традиционных способов волочения и РКУП, как самостоятельных процессов, на формирование ультрамелкозернистой структуры меди и ее способность достигать высокопрочного состояния в результате каждого из реализованных видов обработки. На примере медной проволоки исследованы особенности измельчения структурных составляющих и изменения механических свойств в ходе реализации разработанного авторами совмещенного процесса “прессование–волочение” с использованием равноканальной ступенчатой матрицы и традиционного процесса волочения. Полученные результаты свидетельствуют об увеличении степени измельчения меди как на поверхности, так и в центральных областях проволоки. Это свидетельствует о равномерности получаемой структуры по сечению, а, значит, о стабильности механических свойств получаемой проволоки с ультрамелкозернистой структурой.

ГОМОГЕННОСТЬ МИКРОСТРУКТУРЫ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАССИВНЫХ ЛИТЫХ ЗАГОТОВОК TI–AL-СПЛАВА С ВЫСОКИМ СОДЕРЖАНИЕМ НИОБИЯ

Титан-алюминиевый сплав с высоким содержанием ниобия номинального элементного состава Ti–44Al–8Nb–0.2W–0.2B–0.1Y был получен методом вакуумно-дугового переплава. Были исследованы микроструктура и механические свойства образцов, вырезанных из различных частей массивных литых заготовок. Как результат особенностей процесса плавления и методики изготовления электродов, морфология и фазовый состав полученной практически ламеллярной структуры были различны в верхних, средних и нижних частях этих заготовок. Тонкие различия микроструктуры в свою очередь сильно сказываются на механических свойствах на растяжение при комнатной и значительно более высоких температурах. Вместе с этим главным определяющим механические свойства фактором является наличие известных дефектов в основании массивных литых заготовок материала, и это при том, что оно имело наиболее дисперсную зеренную структуру.

О ВЛИЯНИИ НЕОДНОРОДНОСТИ ПЕРЕМАГНИЧИВАНИЯ АНИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ FE–3% SI НА МАГНИТНЫЕ ПОТЕРИ ВО ВРАЩАЮЩИХСЯ МАГНИТНЫХ ПОЛЯХ

ТИУНОВ В.Ф.

Обнаружен различный уровень магнитных потерь на вращательное перемагничивание образцов Fe–3% Si, вырезанных из разных участков полосовой анизотропной электротехнической стали АЭС с ребровой текстурой 〈001〉 {110}. На основе исследования составляющих магнитных потерь и частотного хода магнитной проницаемости образцов показано, что различие в потерях обусловлено различной степенью их текстурованности. Эффективное снижение уровня магнитных потерь на вращательное перемагничивание АЭС может быть достигнуто нанесением локально деформированных зон на участки ее поверхности с наибольшей степенью текстурованности.

РОЛЬ ОСТАТОЧНОГО АУСТЕНИТА В СТРУКТУРЕ БЕСКАРБИДНОГО БЕЙНИТА КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ

КАЛЕТИН А.Ю., КАЛЕТИНА Ю.В.

Обсуждается влияние остаточного аустенита, образующегося в структуре после фазового перехода в бейнитном интервале температур, на свойства конструкционных низколегированных сталей. Показано, что бейнитное превращение имеет выраженный двухстадийный характер. На первой стадии образуется полностью бескарбидный бейнит, содержащий до 45% остаточного аустенита, стабильного при глубоком охлаждении. Вторая стадия развивается при увеличении времени выдержки и сопровождается выделением карбидов и уменьшением количества остаточного аустенита. Приведены механические свойства сталей в зависимости от морфологии и химического состава фаз, образовавшихся при изотермическом превращении в бейнитном интервале температур.

ВЛИЯНИЕ ИМПЛАНТАЦИИ ИОНОВ О+ НА СОСТАВ И ХИМИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ НАНОРАЗМЕРНЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ МЕДНО-НИКЕЛЕВОГО СПЛАВА CU50NI50

ВОРОБЬЕВ В.Л., ГИЛЬМУТДИНОВ Ф.З., БЫКОВ П.В., БАЯНКИН В.Я., КОЛОТОВ А.А.

Приведены результаты исследования влияния имплантации ионов О+, Ar+ и поочередной имплантации ионов Ar+ и О+ на состав наноразмерных поверхностных слоев медно-никелевого сплава с соотношением компонентов 50/50. Показано, что при выбранных параметрах облучения ионами О+ формирование состава наноразмерных поверхностных слоев исследуемого сплава определяется не столько процессами радиационной природы, сопровождающими облучение, сколько химической активностью атомов кислорода к компонентам сплава. Проанализированы возможные процессы сегрегаций компонентов сплава в условиях облучения ионами О+ и Ar+.

ТЕКСТУРА РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ ПРИ ОТЖИГЕ НИОБИЯ С СУБМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРОЙ

ВОРОНОВА Л.М., ЧАЩУХИНА Т.И., ДЕГТЯРЕВ М.В.

Методами сканирующей электронной микроскопии установлено, что в чистом ниобии, деформированном сдвигом под давлением, из бестекстурного деформированного состояния при отжиге формируется зеренная структура, характеризующаяся аксиальной текстурой рекристаллизации. Наиболее острая текстура формируется в результате отжига при 800°С. В этом случае доля площади, занятой рекристаллизованными зернами, в которых плоскости типа (110) параллельны плоскости образца, достигает 90%, доля большеугловых границ (БУГ) составляет 40%, средний угол разориентировки зерен – 17°. Формирование текстуры обеспечивается избирательным ростом центров рекристаллизации. В ходе отжига при 900°С образование новых центров рекристаллизации на фоне роста центров, созданных при деформации, приводит к небольшому увеличению доли БУГ и среднего угла разориентировки зерен, а также к размытию текстуры рекристаллизации.

ВЛИЯНИЕ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА СПЛАВОВ

СЧАСТЛИВЦЕВ В.М., ЗЕЛЬДОВИЧ В.И.

Представлены основные результаты исследований по влиянию экстремальных воздействий на металлы и сплавы, выполненных в лаборатории физического металловедения Института физики металлов УрО РАН за последние 25 лет. В качестве экстремальных воздействий рассматриваются сильные магнитные поля, лазерный нагрев, ударно-волновое нагружение, интенсивная пластическая деформация методами динамического канально-углового прессования и сдвига под давлением и фрикционная обработка поверхности сухим трением.

ВЛИЯНИЕ ИНТЕРКАЛИРОВАНИЯ ВОДОРОДА НА СТРУКТУРУ YBA2CU3OY С ПОНИЖЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ КИСЛОРОДА

БОБЫЛЕВ И.Б., ПОНОСОВ Ю.С., ЗЮЗЕВА Н.А., ТЕРЕНТЬЕВ П.Б.

Методом Рамановской спектроскопии исследовано взаимодействие YBa2Cu3Oy (123) (y ≤ 6.5) с водородом при t = 150–200°С. В отличие от YBa2Cu3O6.96, соединения с пониженным содержанием кислорода менее склонны к образованию дефектов упаковки. Установлено, что их гидрирование не приводит к переходу 123 в фазу псевдо-124. Поглощенный водород не вступает во взаимодействие с кислородом 123 и не образует гидроксильные группы. Продуктом гидратирования является оксигидрид HxYBa2Cu3Oy.