Физика металлов и металловедение

ПРОЧНОСТЬ И МЕХАНИЗМ РАЗРУШЕНИЯ НЕЛЕГИРОВАННОЙ СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ С УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТОЙ СТРУКТУРОЙ ПРИ ОДНОКРАТНЫХ ВИДАХ НАГРУЖЕНИЯ

КЛЕВЦОВ Г.В., ВАЛИЕВ Р.З., КЛЕВЦОВА Н.А., ПИГАЛЕВА И.Н., МЕРСОН Е.Д., ЛИНДЕРОВ М.Л., ГАНЕЕВ А.В.

Работа посвящена исследованию прочностных свойств при растяжении, статической трещиностойкости (К1С) и ударной вязкости нелегированной среднеуглеродистой (0.45% С) стали с ультрамелкозернистой (УМЗ) структурой, полученной путем равноканального углового прессования (РКУП), в сравнении с крупнозернистой (КЗ) сталью после закалки и высокого отпуска. РКУП проводили по режиму: аустенизация в течение 1 ч при температуре 800°С + закалка в воду + средний отпуск (350°С) + РКУП при 350°С (маршрут Bc, n = 6, φ = 120°). Показано, что К1С стали в УМЗ-состоянии равна 53 МПа м1/2, а в КЗ-состоянии – 69 МПа м1/2. Статическое разрушение образцов из стали в КЗ- и УМЗ-состояниях произошло в условиях плоской деформации. Связь глубины пластической зоны под поверхностью изломов в области страгивания трещины со статической трещиностойкостью стали в КЗ- и УМЗ-состояниях описывается уравнениями: hy = 1/12π(K1C/σ0.2)2 и hy = 1/8π(K1C/σ0.2)2. После РКУП наблюдается сужение интервала вязкохрупкого перехода стали и смещение его в сторону низких температур на 70–80°С. Причем, температурная зависимость размера губ среза на поверхности изломов хорошо коррелирует с температурной зависимостью ударной вязкости стали. Доминирующим механизмом разрушения КЗ стали в нижней и средней области вязкохрупкого перехода является скол, а УМЗ-стали – квазискол. В верхней области вязко-хрупкого перехода исследованная сталь разрушается с образованием ямочного микрорельефа.

СТРУКТУРА И СВОЙСТВА CU/MG-КОМПОЗИТОВ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ГИДРОЭКСТРУЗИИ

ВОЛКОВ А.Ю., КАЛОНОВ А.А., КОМКОВА Д.А., ГЛУХОВ А.В.

Методом гидроэкструзии получены два Cu/Mg-композитных прутка с разным содержанием компонентов. В одном композите объемное соотношение медной оболочки и магниевой сердцевины было почти равным. В медной матрице другого композита находилось семь тонких магниевых волокон. Выполнены оценочные расчеты прочностных свойств и электросопротивления деформированных композитов, проведено их сравнение с экспериментальными результатами. Исследовано влияние отжигов на микроструктуру, электрические и механические свойства композитов. Показано, что повышение температуры вызывает последовательное образование интерметаллидов CuMg2 и Cu2Mg на Cu/Mg-интерфейсе, что приводит к эвтектическим реакциям в соответствии с фазовой диаграммой. Результаты работы могут быть использованы при разработке высокопрочных композитных проводников.

СТРУКТУРНЫЙ АСПЕКТ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО БЕЙНИТНОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ В ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТОЙ МАРГАНЕЦ-КРЕМНИСТОЙ СТАЛИ

ЯКОВЛЕВА И.Л., ТЕРЕЩЕНКО Н.А., МИРЗАЕВ Д.А., БУЛДАШЕВ И.В.

Методами просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии, а также рентгеноструктурного анализа сопоставлено структурное состояние высокоуглеродистой марганец-кремнистой стали после низкотемпературного изотермического бейнитного и мартенситного превращений. Показано, что в процессе изотермической выдержки при 300°С образуется бейнит, состоящий из тонких пластин α-фазы и прослоек остаточного аустенита. При увеличении времени изотермической выдержки внутри α-фазы бейнита наблюдаются выделения мелкодисперсных карбидных частиц.

МОДЕЛИРОВАНИЕ КИНЕТИКИ РОСТА ПОВЕРХНОСТНОГО БОРИДНОГО СЛОЯ В ПРОЦЕССЕ ДИФФУЗИОННОГО ОТЖИГА

КЕДДАМ М.

Предложена диффузионная модель роста слоев FeB и Fe2B фаз на поверхности образцов Армко-железа, подвергающихся газовому борированию при температурах 1073, 1173 и 1273 K и продолжительности обработки от 1.33 до 4 ч. Модель развита для оценки энергии активации формирования боридных слоев. Модель принимает в расчет наличие инкубационного периода зарождения боридных фаз FeB и Fe2B в рассматриваемом случае. С целью описания эволюции боридных слоев при диффузионном отжиге были переформулированы уравнения баланса масс. Также, в рамках развитой модели было предсказано время, необходимое для полного растворения фазы FeB при формировании боридного слоя. На продолжительность такого растворения в процессе диффузионного отжига влияют параметры борирования.

ВЛИЯНИЕ СЕЛЕКТИВНОЙ ТЕРМОМАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ НА ОДНОНАПРАВЛЕННУЮ АНИЗОТРОПИЮ ПЛЕНОК FENI/TBCO

БАЛЫМОВ К.Г., КУЛЕШ Н.А., БОЛЯЧКИН А.С., ТУРЫГИН А.П., ВАСЬКОВСКИЙ В.О., АДАНАКОВА О.А., КУДЮКОВ Е.В.

Исследовано влияние селективной термомагнитной обработки на однонаправленную анизотропию в пленках Fe11Ni89/Tb30Co70/Ti. Установлены закономерности изменения поля магнитного смещения слоя Fe11Ni89 в зависимости от температуры отжига. Интерпретация указанной зависимости дана в предположении структурных изменений интерфейса и процессов релаксации напряжений в слое Fe11Ni89, вызванных селективной термомагнитной обработкой.

ДЕФОРМАЦИОННОЕ ПОВЕДЕНИЕ МОНОКРИСТАЛЛА МЕДИ В УСЛОВИЯХ НАГРУЖЕНИЯ СФЕРИЧЕСКИ СХОДЯЩИМИСЯ УДАРНЫМИ ВОЛНАМИ

ДОБРОМЫСЛОВ А.В., ТАЛУЦ Н.И.

Методами рентгеноструктурного анализа, оптической металлографии и измерением микротвердости проведено изучение шара из монокристалла меди диаметром 34 мм после нагружения сферически сходящимися ударными волнами. Установлено, что деформационная структура после ударного нагружения зависит как от направления распространения ударной волны в исходном монокристалле, так и от глубины залегания слоя в шаре. Обнаружено, что высокоскоростная пластическая деформация монокристалла меди при реализованных условиях нагружения осуществляется главным образом скольжением, а в средних и глубоких слоях также образованием полос “некристаллографического” скольжения и полос локализации деформации. Показано, что зарождение полос сдвига в процессе распространения ударной волны происходит как на поверхности нагружения, так и внутри монокристалла. Образование полос адиабатического сдвига не происходит.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ УЛЬТРАЗВУКА НА ДИСЛОКАЦИОННУЮ СТРУКТУРУ ДЕФОРМИРОВАННОГО ПОЛИКРИСТАЛЛА

МУРЗАЕВ Р.Т., БАЧУРИН Д.В., НАЗАРОВ А.А.

При помощи компьютерного моделирования исследована релаксация неупорядоченных систем дислокаций в поле напряжений неравновесных границ зерен при ультразвуковой обработке (УЗО). Воздействие ультразвука моделируется приложенным к кристаллу осциллирующим напряжением сдвига. Рассмотрены краевые дислокации в модельном зерне с тремя непараллельными системами скольжения, расположенными под углом 60° друг к другу. Неравновесное состояние границ зерна моделируется при помощи квадруполя клиновых дисклинаций, расположенных в его стыках. Показано, что УЗО вызывает перестройку дислокационной структуры и приводит к снижению внутренних напряжений. Амплитуда ультразвука и степень неравновесности границ зерен (мощность квадруполя дисклинаций) значительно влияют на релаксацию дислокационной структуры. Существуют оптимальные значения амплитуды УЗО, при которых достигается максимальное снижение внутренних напряжений. Исследована зависимость степени релаксации внутренних напряжений от числа дислокаций в зерне.

ОСОБЕННОСТИ ТЕРМОУПРУГИХ МАРТЕНСИТНЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ И СВОЙСТВА УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТЫХ СПЛАВОВ NI54MN20FE1GA25, ПОЛУЧЕННЫХ ЗАКАЛКОЙ ИЗ РАСПЛАВА

МАРЧЕНКОВА Е.Б., ПУШИН В.Г., КАЗАНЦЕВ В.А., КОРОЛЕВ А.В., КОУРОВ Н.И., ПУШИН А.В.

Проведены исследования структурно-фазовых превращений методами просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии и рентгенодифрактометрии в литом и быстрозакаленном из расплава ферромагнитном четырехкомпонентном сплаве Ni54Mn20Fe1Ga25. Полученные данные сопоставлены с результатами изучения в интервале температур 2–870 K физических характеристик (электросопротивления, термоэдс, магнитной восприимчивости, намагниченности, температурного коэффициента линейного расширения и относительного удлинения ΔL/L, измеренных методом дилатометрии). Установлено влияние быстрой закалки на микроструктуру, магнитное состояние, критические температуры и особенности термоупругих мартенситных превращений в сплаве.

ОЦЕНКА ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НЕ СОДЕРЖАЩИХ СВИНЦА CO–SB–SN, AG–IN–PD–SN И NI–CR–CO–AL–MO–TI–CU СПЛАВОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В КАЧЕСТВЕ ПРИПОЕВ

АЛИ ДОГАН

В рамках разработанной Чоу (K.C. Chou, 1997) общей модели растворов (GSM) предпринята попытка предсказать значения – для жидкого состояния – избыточной энтальпии Гиббса как тройных Co–Sb–Sn сплавов в трех выбранных сечениях их химического состава xSb/xSn = 3/1, xCo/xSb = 1/5 и xCo/xSn = 1/4, так и сечений четверных сплавов Ag10–In80–Pd–Sn10, Ag20–In60–Pd–Sn20 и Ag40–In20–Pd–Sn40, а также избыточной энергии Гиббса семикомпонентных Ni–Cr–Co–Al–Mo–Ti–Cu сплавов в выбранных фиксированных сечениях их состава xNi = xCu, xCr = xTi, xCo = xTi, xAl = xTi, xMo = rxTi, xTi = (1 – xCu)/(r + 5)сr = 0.1 при температурах 1273, 1173 и 2000 K соответственно. В литературе полностью отсутствует информация о применении методов расчета, предлагаемых GSM-моделью в отношении рассмотренных нами случаев. В данном исследовании приведены результаты наших расчетов в рамках пространственно-композиционных моделей Кёхлера, Муггиану и Тоопа. Используя формулу стандартного отклонения, мы показали вполне разумное согласие результатов, предсказываемых теорией в рамках этих “геометрических” моделей, и экспериментальных данных.

РЕНТГЕНОСТРУКТУРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ МАРТЕНСИТА СПЛАВА NI47MN42IN11

ГУНДЫРЕВ В.М., КАЛЕТИНА Ю.В.

Проведено рентгеноструктурное исследование структуры мартенсита сплава Ni47Mn42In11. Показано, что мартенситное превращение в сплаве Ni47Mn42In11 идет с образованием модулированного мартенсита. На основе нового прообраза определены параметры базисной ячейки модулированной структуры мартенсита, а также направление и период модуляции решетки. Установлены ориентационные соотношения между высокотемпературной аустенитной фазой и мартенситом. Сделан сравнительный анализ новых результатов с полученными ранее. Показано, что новая базисная ячейка точно отражает симметрию кристалла мартенсита.

СОПРОТИВЛЕНИЕ РАЗРУШЕНИЮ НАПЛАВЛЕННЫХ ЛАЗЕРОМ ХРОМОНИКЕЛЕВЫХ ПОКРЫТИЙ ПРИ КОНТАКТНО-УСТАЛОСТНОМ НАГРУЖЕНИИ

САВРАЙ Р.А.

Исследована контактная выносливость наплавленных лазером хромоникелевых покрытий системы NiCrBSi с различным содержанием хрома, бора, углерода (в мас. %: ПГ-СР2, содержащее 0.48% C, 14.8% Cr, 2.1% B, и ПГ-10Н-01, содержащее 0.92% C, 18.2% Cr, 3.3% B) и добавками карбидов титана TiC (в количестве 15 и 25 мас. %) и хрома Cr3C2 (в количестве 15 мас. %) при контактно-усталостном нагружении по схеме пульсирующего неударного контакта “шар-плоскость”. Установлено, что контактная выносливость хромоникелевых покрытий с различным химическим составом и дисперсностью структуры определяется их способностью сопротивляться пластической деформации в условиях повторяющегося упругопластического деформирования при механическом неударном контактном воздействии. Показано, что возможно создание композиционных покрытий, содержащих крупные (50–150 мкм) частицы упрочняющих фаз, контактная выносливость которых не будет существенно уступать контактной выносливости покрытий с дисперсными (1–10 мкм) упрочняющими фазами. Проведена оценка способности поверхности покрытий сопротивляться механическому контактному воздействию с использованием данных микроиндентирования. Показано, что метод микроиндентирования (однократное нагружение) может быть использован для определения способности хромоникелевых покрытий выдерживать повторяющиеся контактные нагрузки.

СТРУКТУРА И МИКРОТЕКСТУРА НИОБИЯ, РЕКРИСТАЛЛИЗОВАННОГО ПОСЛЕ КРИОГЕННОЙ ДЕФОРМАЦИИ СДВИГОМ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

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

Проведен отжиг субмикрокристаллической (СМК) структуры ниобия, полученной кручением под высоким давлением с е = 7 при температуре жидкого азота. Исследовано влияние температуры отжига в интервале 100–1100°С на рекристаллизацию СМК-структуры и формирование текстуры. Обсуждается роль статического возврата и термоактивируемого образования зародышей рекристаллизации. Получена субмикрозернистая рекристаллизованная структура, характеризующаяся средним размером зерна 0.8 мкм, высокой однородностью и отсутствием текстуры. Наиболее острая текстура рекристаллизации формируется в результате отжига при 900°С, в этом случае средний размер зерна составляет 10 мкм.