Физика металлов и металловедение

ИЗМЕНЕНИЯ СТРУКТУРЫ ИНТЕРМЕТАЛЛИДНОГО СПЛАВА TI–21AL–23NB–0.7ZR–1.4V–0.4MO–0.31SI ПРИ ЗАКАЛКЕ В ГАЗОВОЙ СРЕДЕ

ДЕМАКОВ С.Л., ВОДОЛАЗСКИЙ Ф.В., КАЛИЕНКО М.С.

Произведена обработка образцов сплава ВТИ-4 (Ti–21Al–23Nb–0.7Zr–1.4V–0.4Mo–0.31Si, ат. %) толщиной 0.6 мм, включающая в себя нагревы в диапазоне 850–950°С, непрерывное охлаждение в газовой среде со скоростями, близкими к 2.5°С/с, и последующую холодную прокатку со степенями обжатия до 60%. Установлена причина снижения технологической пластичности при холодной деформации образцов, термообработанных при 950°С. Появление трещин в ходе прокатки связано с наличием в структуре дисперсных выделений О-фазы, образовавшихся в ходе охлаждения. Рекомендован режим термообработки сплава ВТИ-4, обеспечивающий достаточную технологическую пластичность для холодной прокатки со степенями обжатия не менее 60%, включающий в себя вакуумный отжиг в диапазоне температур 850–900°С; охлаждение с помощью продувки инертным газом со скоростями охлаждения выше 2.5°/с.

ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И СТРУКТУРА СПЛАВОВ АЛЮМИНИЙ–ЛИТИЙ

КОРШУНОВ Л.Г., КАЙГОРОДОВА Л.И., ЧЕРНЕНКО Н.Л., РАСПОСИЕНКО Д.Ю.

Исследованы структурные превращения и основные трибологические свойства (коэффициент трения и интенсивность изнашивания) сплавов (в мас. %) Al−2.2 Li и Аl−3.1 Сu−2.0 Li−0.1 Zr. Структуру сплавов после термической и фрикционной обработок исследовали методами оптической металлографии и просвечивающей электронной микроскопии. Трибологические испытания сплавов осуществляли при сухом трении скольжения по схеме палец-пластина в паре со сталью при возвратно – поступательном движении образца. Скорость скольжения составляла 0.07 м/с, нагрузка − 294 Н. Трение проводили на воздухе и в среде газообразного азота при комнатной температуре. Показано, что легирование сплава Al–Li-медью (3.1 мас. %) и цирконием (0.1 мас. %) значительно повышает сопротивление изнашиванию, усиливает фрикционное упрочнение, снижает коэффициент трения сплавов. Положительное влияние рассматриваемого дополнительного легирования на трибологические свойства сплава Al–Li обусловлено интенсивным деформационным упрочнением анализируемого материала в процессе трения. В поверхностном слое толщиной до 10 мкм формируется высокопрочная нанокристаллическая структура, состоящая из смеси кристаллов матрицы и метастабильной фазы δ'' (Al3Li). Обнаружено, что в обоих сплавах имеет место планарное скольжение дислокаций. Предполагается, что действие данного механизма скольжения может быть причиной наблюдаемого низкого (f ~ 0.25) коэффициента трения у обоих сплавов. Искусственное старение, проведенное по различным четырем режимам и повышающее твердость сплавов, значительно снижает их сопротивление изнашиванию. Предложено объяснение полученным эффектам.

ФАЗОВЫЙ СОСТАВ, СТРУКТУРА И УПРОЧНЕНИЕ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ AL–CA–SI–ZR–SC, СОДЕРЖАЩИХ 6% (CA + SI)

БЕЛОВ Н.А., НАУМОВА Е.А., ДОРОШЕНКО В.В., КОРОТКОВА Н.О.

С использованием расчетных (Thermo-Calc) и экспериментальных (оптическая и электронная сканирующая микроскопия, микрорентгеноспектральный анализ) методов изучен фазовый состав сплавов системы Al–Ca–Si–Sc–Zr с постоянным содержанием скандия и циркония (0.1 и 0.25 мас. % соответственно) и с постоянным содержанием суммы кремния и кальция (6 мас. %). Показано, что максимум упрочнения, обусловленного выделением наночастиц фазы Al3(Zr, Sc)-L12, достигается после отжига при 300–450°С в сплавах, попадающих в фазовую область (Al) + Al4Ca + Al2Si2Ca ((Al) – твердый раствор на основе алюминия). В сплавах данной области цирконий и скандий почти полностью входят в состав (Al), а концентрация кремния в нем минимальна. С другой стороны, в сплавах, попадающих в фазовую область (Al) + (Si) + Al2Si2Ca, добавки Zr и Sc практически не оказывают влияние на упрочнение. Алюминиево-кальциевая эвтектика имеет существенно более тонкое строение по сравнению с алюминиево-кремниевой эвтектикой.

МАГНИТООПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФЕРРО- И ФЕРРИМАГНИТНЫХ ШПИНЕЛЕЙ

СУХОРУКОВ Ю.П., БЕБЕНИН Н.Г., ТЕЛЕГИН А.В., НОСОВ А.П.

Изучение магнитооптических свойств магнетиков в поляризованном и естественном свете стимулируется актуальными задачами для многих областей физики и техники. В настоящем обзоре рассматриваются интенсивно используемые в практике, традиционные магнитооптические эффекты Керра и Фарадея, а также большие по величине эффекты магнитопропускания и магнитоотражения неполяризованного излучения, обнаруженные в магнитных полупроводниках – ферро- и ферримагнитных шпинелях, обладающих и не обладающих большими значениями магнитострикции. Формулируются физические проблемы, требующие дальнейших исследований.

ОБМЕННО-СВЯЗАННЫЕ СВЕРХРЕШЕТКИ С РЕКОРДНЫМ МАГНИТОСОПРОТИВЛЕНИЕМ

МИЛЯЕВ М.А., НАУМОВА Л.И., УСТИНОВ В.В.

Изучено влияние различных буферных слоев на структуру и магнитосопротивление сверхрешеток CoFe/Cu, полученных методом магнетронного напыления. Показано, что при использовании буферных слоев (Ni80Fe20)60Cr40 и Ta/(Ni80Fe20)60Cr40 магнитосопротивление при комнатной температуре может превышать 80%. Проведено сравнение полученных результатов с известными результатами для сверхрешеток с наибольшей величиной магнитосопротивления.

УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЛИМЕРНОГО ПОКРЫТИЯ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА АМОРФНЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ КОБАЛЬТА

СКУЛКИНА Н.А., ИВАНОВ О.А., МАЗЕЕВА А.К., КУЗНЕЦОВ П.А., ЧЕКИС В.И., ДЕНИСОВ Н.Д.

На примере образцов ленты аморфного магнитомягкого сплава на основе кобальта (Co–Fe–Ni–Cr–Mn–Si–B) с близкой к нулю магнитострикцией насыщения изучали влияние полимерного покрытия, применяемого при изготовлении магнитных экранов, и условий его формирования на распределение намагниченности и магнитные свойства лент аморфного магнитомягкого сплава АМАГ-172 (Co–Ni–Fe–Cr–Mn–Si–B). Покрытие наносили в интервале температур 90–130°С на ленту после термообработок на воздухе, формирующих состояние с положительной магнитострикцией насыщения. Показано, что формирование полимерного покрытия при температурах 110–130°С приводит к снижению объема доменов с ортогональной намагниченностью из-за изменения знака магнитострикции насыщения. Максимальная магнитная проницаемость в ленте с покрытием уменьшается при его формировании во всем интервале температур, тем не менее, с течением времени наблюдается некоторое ее увеличение.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОВОДИМОСТИ В ПЕРОВСКИТОПОДОБНЫХ КУПРАТАХ Y(PR)BA2CU3OY И SR2CUO3

БОБЫЛЕВ И.Б., НАУМОВ С.В., ЗЮЗЕВА Н.А., ТЕЛЕГИН С.В.

Исследовано влияние паров воды и водорода на электропроводность перовскитоподобных купратов Y(Pr)Ba2Cu3Oy и Sr2CuO3 при t = 20–150°С. Показано, что взаимодействие купратов с водородсодержащей атмосферой приводит к интеркаляции водорода или воды в структуру соединений и появлению ионных носителей тока. Измерения ЭДС электрохимических ячеек на основе купратов показали, что такие ячейки способны генерировать ЭДС, а купраты являются протонпроводящими мембранами.

ВЛИЯНИЕ НАГРЕВА НА СТРУКТУРУ, ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И МИКРОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАСТАБИЛЬНОЙ АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ, УПРОЧНЕННОЙ НАНОСТРУКТУРИРУЮЩЕЙ ФРИКЦИОННОЙ ОБРАБОТКОЙ

МАКАРОВ А.В., СКОРЫНИНА П.А., ВОЛКОВА Е.Г., ОСИНЦЕВА А.Л.

Исследовано влияние термического воздействия в диапазоне температур 100–900°С на фазовый состав, структуру и микромеханические характеристики поверхностного слоя стали 12Х18Н10Т, подвергнутой наноструктурирующей фрикционной обработке (ФО) скользящим индентором. Рассмотрены возможности упрочнения метастабильной аустенитной стали комбинированными деформационно-термическими обработками. Отжиг при 400–450°С обеспечивает сохранение в поверхностном слое стали сформированных при ФО нанокристаллических мартенситно-аустенитных структур и значительное повышение микромеханических характеристик за счет упрочнения мартенсита деформации. В результате отжига при 650°С в поверхностном слое стали образуется аустенитная преимущественно субмикро- и нанокристаллическая структура с твердостью 630 HV 0.025, превышающей твердость стали в исходном закаленном состоянии почти в 3 раза. Методом просвечивающей электронной микроскопии в поверхностном слое аустенитной стали, деформированной ФО, наряду с рекристаллизованными областями установлено сохранение высокодисперсных участков аустенита при нагреве до температуры 800°С, а также отсутствие аномального роста рекристаллизованных зерен аустенита при нагреве до 900°С.

ВЛИЯНИЕ ДОМЕННОЙ СТЕНКИ НА СПИНОВУЮ ПОЛЯРИЗАЦИЮ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

БЕБЕНИН Н.Г.

Рассчитывается спиновая поляризация носителей заряда, движущихся в ферромагнетике сквозь 180° блоховскую доменную стенку. Показано, что прохождение стенки приводит к появлению компоненты намагниченности, параллельной электрическому току и пропорциональной его величине.

ЭВОЛЮЦИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ТРОЙНЫХ AL/CU/MG КОМПОЗИТОВ ПРИ ДЕФОРМАЦИОННО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ

БРОДОВА И.Г., ВОЛКОВ А.Ю., ШИРИНКИНА И.Г., КАЛОНОВ А.А., ЯБЛОНСКИХ Т.И., АСТАФЬЕВ В.В., ЕЛОХИНА Л.В.

Исследованы структура, механические и электрические свойства новых тройных композитов на основе Al–Mg деформируемого сплава, полученных гидроэкструзией. По результатам металлографии, растровой электронной микроскопии и измерения твердости изучена эволюция структурных и фазовых превращений в разноименных волокнах (Cu, Mg и Al–Mg-сплав) при деформационно-термических обработках. Установлено, что упрочнение тройного композита осуществляется за счет протекания твердофазных реакций на границах волокон, приводящих к формированию интерметаллидных фаз (AlCu, Al2Cu, Mg2Cu и MgCu2) и неравновесных пересыщенных твердых растворов меди в алюминии и магнии.

ФОКУСИРОВКА ФОНОНОВ И АНИЗОТРОПИЯ РЕШЕТОЧНОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ КРИСТАЛЛОВ КАЛИЯ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

КУЛЕЕВ И.И., КУЛЕЕВ И.Г.

Исследовано влияние анизотропии упругой энергии на решеточную теплопроводность кристаллов калия. Показано, что при достаточно низких температурах, когда диффузное рассеяние на границах является доминирующим механизмом релаксации фононов, фокусировка приводит к анизотропии плотности фононных состояний (ПФС) и решеточной теплопроводности. Определены кристаллографические направления, обеспечивающие максимальные и минимальные значения решеточной теплопроводности. Проанализированы механизмы релаксации фононов, определены условия, при которых в кристаллах калия может быть реализован режим кнудсеновского течения фононного газа. Изучена роль релаксации квазипродольных и квазипоперечных фононов на электронах в теплосопротивлении кристаллов калия при низких температурах.

ФОРМИРОВАНИЕ УПОРЯДОЧЕННОЙ СТРУКТУРЫ В СПЛАВЕ 40AU–25.4PD–34.6CU (МАС. %)

ВОЛКОВ А.Ю., ТАЛАНЦЕВ Е.Ф., НОВИКОВА О.С., ГЛУХОВ А.В., ГЕНЕРАЛОВА К.Н., АНТОНОВ Б.Д.

Исследовано формирование структуры и свойств в ходе атомного упорядочения сплава 40Au–25.4Pd–34.6Cu (мас. %). Проведен анализ литературных источников, обсуждаются возможные причины расхождений экспериментальных данных различных авторов. Подтверждены результаты, полученные ранее методом полевой ионной микроскопии: в этом сплаве после длительных отжигов при температуре 250°С обнаружены зародыши упорядоченной В2-фазы в матрице с L10-сверхструктурой. Показано, что кинетика атомного упорядочения резко ускоряется в поле внешних растягивающих напряжений. Результаты работы демонстрируют возможность управления структурой в ходе превращений беспорядок ↔ порядок и могут быть использованы для создания новых подходов к обработке упорядочивающихся сплавов.

МЕТАСТАБИЛЬНОЕ РАВНОВЕСИЕ МЕЖДУ КУБИЧЕСКИМ И ТЕТРАГОНАЛЬНЫМ ФЕРРИТОМ В СПЛАВАХ FE–C ПРИ УСЛОВИИ ЗАПРЕТА НА ОБРАЗОВАНИЕ КАРБИДОВ

МИРЗАЕВ Д.А., МИРЗОЕВ А.А., БУЛДАШЕВ И.В., ОКИШЕВ К.Ю.

При использовании теории тетрагональности мартенсита сплавов Fe–C Зинера–Хачатуряна проведен анализ метастабильного равновесия α- и α''-фаз, представляющих твердые растворы углерода в железе с кубической и тетрагональной решетками, соответственно. При этом наложено условие отсутствия карбидных выделений, как это имеет место при очень низком отпуске мартенсита или образовании бескарбидного бейнита. Построена диаграмма равновесия фаз в области пониженных температур 300–600 К. В частности, объяснено, почему в интервале концентрации 0.17–0.61 мас. % С нарушена линейная зависимость степени тетрагональности c/a от концентрации углерода, установленная для более высоких концентраций углерода в работах акад. Г.В. Курдюмова.

МНОГОКОМПОНЕНТНЫЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СПЛАВЫ НА ОСНОВЕ NI–MN С ТЕРМО-, МЕХАНО- И МАГНИТОУПРАВЛЯЕМЫМИ ЭФФЕКТАМИ ПАМЯТИ ФОРМЫ

ПУШИН В.Г., БЕЛОСЛУДЦЕВА Е.С., МАРЧЕНКОВА Е.Б.

Представлен краткий обзор систематических исследований структурных и магнитных фазовых превращений и свойств сплавов на основе Ni–Mn четырех основных квазибинарных систем NiMn–NiTi, NiMn–NiAl, NiMn–NiGa и Ni2MnGa–Ni3Ga. Построены обобщенные фазовые диаграммы существования структурных и магнитных фазовых переходов. Установлено, что легирование третьим компонентом (Ti, Al, Ga или Mn) понижает критические температуры термоупругих мартенситных превращений по отношению к базовым интерметаллидам. Показано, что морфология мартенсита представляет иерархию пакетов тонких когерентных нано- и субмикроразмерных кристаллов с межфазными границами, близкими {011}B2, а сами мартенситные кристаллы двойникованы по одной из 24 систем “мягкого” двойникующего сдвига типа {011}〈01$\bar {1}$〉 в аустените. Именно этот механизм обеспечивает когерентную аккомодацию упругих напряжений, обусловленных термоупругим мартенситным превращением.

ОПТИМИЗАЦИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ СЛОЕВ NB3SN В СВЕРХПРОВОДЯЩИХ КОМПОЗИТАХ

ПОПОВА Е.Н., ДЕРЯГИНА И.Л.

Представлен краткий обзор работ по исследованию эволюции микроструктуры сверхпроводящих слоев Nb3Sn, сформированных при разных режимах диффузионного отжига в многоволоконных проводниках разной конструкции, изготовленных “бронзовым” методом и методом внутренних источников олова. Работа основана на оригинальных исследованиях авторов и наиболее значимых опубликованных результатах других исследователей. Рассмотрено влияние метода изготовления, легирования, геометрии проводов и режимов термообработки на формирование слоев Nb3Sn, их структуру и морфологию и, как следствие, на токонесущую способность многоволоконных сверхпроводников.

СТРУКТУРА ДИБОРИДА МАГНИЯ ПОСЛЕ ХОЛОДНОЙ ДЕФОРМАЦИИ И НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО ОТЖИГА

КУЗНЕЦОВА Е.И., КРИНИЦИНА Т.П., ДЕГТЯРЕВ М.В., БЛИНОВА Ю.В.

Методами рентгенографии, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии исследована структура массивного соединения MgB2, деформированного осадкой при комнатной температуре и затем отожженного при 650°С. Полученный материал характеризуется плотной, с хорошими межзеренными связями наноразмерной структурой матричной фазы MgB2 с равномерным распределением дисперсных включений MgO.

СЦЕНАРИИ НЕРАВНОВЕСНЫХ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В СПЛАВАХ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ И ИНТЕНСИВНОСТИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ

РАЗУМОВ И.К., ГОРНОСТЫРЕВ Ю.Н., ЕРМАКОВ А.Е.

На основе анализа экспериментальных фактов и существующих подходов сформулированы представления о закономерном изменении сценариев фазовых превращений, развивающихся при интенсивной пластической деформации. В зависимости от температуры и условий деформирования диссипация подводимой энергии может осуществляться по различным каналам (скольжение и переползание дислокаций, динамическая рекристаллизация, аморфизация, перераспределение компонент сплава), приводя к многообразию наблюдаемых фазовых и структурных состояний. Предложена диаграмма неравновесных состояний сплава, реализующихся в зависимости от условий интенсивной пластической деформации. Применимость изложенных представлений демонстрируется на широком классе сплавов и соединений.

ВИЗУАЛИЗАЦИЯ КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ МИКРОНЕОДНОРОДНОСТЕЙ В СПЛАВАХ НА FE–NI-ОСНОВЕ

САГАРАДЗЕ В.В., КАТАЕВА Н.В., КЛЮКИНА М.Ф., ЗАВАЛИШИН В.А., КОЗЛОВ К.А., МАКАРОВ В.В., ШАБАШОВ В.А.

Обоснован метод визуализации микрообластей с повышенной концентрацией никеля в аустенитных Fe–Ni-сплавах по появлению темного дифракционного контраста на электронно-микроскопических снимках. Появление контраста объяснено микроискажениями в результате локального изменения параметра решетки за счет изменения состава, а также в результате магнитострикционной дилатации в этих участках с повышенной температурой Кюри.