Физика металлов и металловедение

МАКРОМАГНИТНЫЙ РАСЧЕТ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЕФОРМИРОВАННОГО ФЕРРОМАГНЕТИКА

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

Проведено исследование динамики намагниченности деформированного ферромагнетика во внешнем переменном магнитном поле. Предложена микроскопическая модель деформированного магнитомягкого ферромагнетика на примере кристалла α-железа, учитывающая зеемановскую энергию, энергию взаимодействия с кристаллическим полем и магнито-дипольного взаимодействия доменов. Параметры модельных гамильтонианов согласованы с экспериментальными данными по магнитострикции железа. Минимизация функционала плотности энергии кристалла варьированием намагниченности образца позволила получить выражение для равновесной намагниченности ферромагнетика в квадратичном по деформации приближении. На основе численного решения динамического уравнения Блоха получено решение, имеющее характерный вид петли гистерезиса, основные параметры которой зависят от величины относительной деформации образца. Проведено сравнение полученных численных результатов с экспериментальными данными.

ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ, ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЕЛИЧИНЫ НАВОДИМОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА ПАРАМЕТРЫ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ И ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СПЛАВА С ПАМЯТЬЮ ФОРМЫ 45% TI–45% NI–10% NB В ПРЕССОВАННОМ СОСТОЯНИИ

ПОПОВ Н.Н., СЫСОЕВА Т.И., ПРЕСНЯКОВ Д.В., КОСТЫЛЕВА А.А.

Исследовано влияние скорости, температуры и величины наводимой деформации на фазовый состав, мартенситное превращение и температуры фазовых переходов, параметры кристаллической решетки и субструктуры, термомеханические характеристики сплава с памятью формы 45% Ti–45% Ni–10% Nb (ат. %) в прессованном состоянии. Установлена взаимосвязь структурных особенностей с величинами термомеханических характеристик сплава. Определены условия наведения деформации, позволяющие достигнуть лучших значений термомеханических характеристик. Результаты использованы при разработке устройства безопасности при пожаре применительно к объектам атомной энергетики.

НАКОПЛЕНИЕ ДЕФЕКТОВ В АУСТЕНИТНЫХ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЯХ, ЛЕГИРОВАННЫХ ФОСФОРОМ И ТИТАНОМ, В ПРОЦЕССЕ ОБЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОНАМИ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ 573 К, ИССЛЕДОВАННОЕ С ПОМОЩЬЮ ПОЗИТРОН-АННИГИЛЯЦИОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

ПЕРМИНОВ Д.А., ДРУЖКОВ А.П., ПЕЧЕРКИНА Н.Л., АРБУЗОВ В.Л.

Методом позитронной аннигиляционной спектроскопии изучено накопление дефектов вакансионного типа в сталях Х16Н15М3 и Х16Н15М3Т1, легированных фосфором, на ранних стадиях облучения при температуре 573 К. Полученные данные показали, что при этой температуре вакансии в сталях взаимодействуют с атомами фосфора с образованием неподвижных или малоподвижных комплексов вакансия – примесь, что приводит к усилению накопления дефектов вакансионного типа. В стали Х16Н15М3Т1 при облучении происходит образование нано-размерных частиц интерметаллидных выделений Ni3Ti, которые усиливают рекомбинацию точечных дефектов и снижают их накопление по сравнению со сталью Х16Н15М3. При этом присутствие фосфора в стали Х16Н15М3Т1 также приводит к усилению накопления вакансионных дефектов.

ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ УДАРНО-ВОЛНОВОГО НАГРУЖЕНИЯ НА СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ АЗОТИСТОЙ CR–MN АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ

САГАРАДЗЕ В.В., КАТАЕВА Н.В., ПАВЛЕНКО А.В.

Методами металлографии, трансмиссионной электронной микроскопии и EBSD анализа выполнено исследование структурно-фазовых превращений при различных скоростях ударно-волнового нагружения в аустенитной нержавеющей стали типа 0.4N–20Сr–6Ni–11Mn–2Mo–V–Nb (Х20Н6Г11М2АФБ). В процессе ударной деформации при скорости 471 м/с в исследованной стали наблюдалось повышение плотности дислокаций до 8 × 1010 см–2 и образование ε-мартенсита с ГПУ-решеткой. Увеличение скорости нагружения от 471 до 904 м/с при исходной комнатной температуре приводит к большему разогреву образцов аустенитной стали без образования рекристаллизованных зерен, но вызывает обратное ε → γ-превращение с наследованием дислокаций.

ДЕФОРМАЦИОННАЯ МИКРОСТРУКТУРА МОНОКРИСТАЛЛА МЕДИ ПОСЛЕ НАГРУЖЕНИЯ СФЕРИЧЕСКИ СХОДЯЩИМИСЯ УДАРНЫМИ ВОЛНАМИ

ДОБРОМЫСЛОВ А.В., ТАЛУЦ Н.И.

Методом просвечивающей электронной микроскопии проведено послойное изучение структуры шара диаметром 34 мм из монокристалла меди после нагружения сферически сходящимися ударными волнами. Изучены особенности формирования деформационной микроструктуры вдоль направлений 〈100〉 и 〈110〉. Обнаружено, что характер деформационной микроструктуры существенно зависит как от направления распространения ударной волны, так и от глубины залегания слоя в образце. В приповерхностных слоях шара, расположенных перпендикулярно направлению 〈100〉, присутствует хорошо выраженная ячеистая дислокационная структура, а в слоях, расположенных перпендикулярно направлению 〈110〉, формирование ячеистой структуры не происходит, наблюдаются только однородно распределенные дислокации с высокой плотностью. Независимо от ориентации монокристалла наряду с дислокациями в структуре образца обнаруживаются микрополосы, микродвойники, полосовая структура и рекристаллизованные зерна. Во всех слоях шара наблюдаются дислокационные вакансионные петли.

ЭВОЛЮЦИЯ СТРУКТУРЫ И МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ КОМПОЗИТНЫХ НАНОЧАСТИЦ NI@C ПРИ ОТЖИГЕ

УЙМИН М.А., НОВИКОВ С.И., КОНЕВ А.С., БЫЗОВ И.В., ЕРМАКОВ А.Е., МИНИН А.С., ПРИВАЛОВА Д.В., ГАВИКО В.С., ЩЕГОЛЕВА Н.Н.

Композитные наночастицы Ni@C, синтезированные газофазным методом, имеют структуру типа ядро–оболочка. Размер ядра составляет 2–10 нм, толщина оболочки 1–3 нм. Исследовано изменение магнитных свойств и структуры таких частиц при отжиге в диапазоне температур от 100 до 1100°С. Анализ изменений магнитных свойств и структуры, а также химической стабильности приводит к выводу, что в исходном состоянии после синтеза ядро частиц представляет собой пересыщенный твердый раствора углерода в никеле, который распадается во время высокотемпературного отжига на никель и углерод. При достаточно медленном охлаждении на никелевых частицах вновь образуется углеродная оболочка, которая обеспечивает их химическую стабильность.

ФЕРРОМАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС И МЕЖСЛОЕВОЕ ОБМЕННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ В СВЕРХРЕШЕТКАХ (FE/CR)N

РИНКЕВИЧ А.Б., МИЛЯЕВ М.А., РОМАШЕВ Л.Н.

Исследовано прохождение электромагнитных волн через образцы сверхрешеток Fe/Cr, в которых ферромагнитный резонанс наблюдается в магнитно ненасыщенном состоянии. Эксперименты выполнены методом прохождения при комнатной температуре на частотах от 26 до 38 ГГц. Получены спектры ферромагнитного резонанса. Из измерения кривых намагничивания сделаны оценки обменных констант межслоевого обмена. Используя значения обменных констант, проведены расчеты спектров акустической ветви ферромагнитного резонанса. Проведено сопоставление экспериментальных и расчетных спектров резонанса.

ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ ПРИ ЛАЗЕРНОМ ОПЛАВЛЕНИИ ПОВЕРХНОСТИ

ЧАУС А.С., МАКСИМЕНКО А.В., ФЕДОСЕНКО Н.Н., ЧАПЛОВИЧ Л., МЫШКОВЕЦ В.Н.

Изучено влияние временных и энергетических параметров импульсной лазерной обработки на формирование структуры и твердость быстрорежущей стали при оплавлении поверхности после полной термической обработки. Обсуждены результаты металлографического и микрорентгеноспектрального анализов стали, а также измерения микротвердости. Показано, что лазерное оплавление вызывает существенное измельчение как дендритной структуры твердого раствора, так и карбидной составляющей быстрорежущей стали. Строение зоны лазерного воздействия и морфология дендритов зависят от режимов лазерного облучения.

МЕТАЛЛОФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАНОСТРУКТУРИРУЮЩЕЙ ФРИКЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЕЙ

МАКАРОВ А.В., КОРШУНОВ Л.Г.

Рассмотрены материаловедческие аспекты фрикционной обработки (ФО) сталей мартенситного и аустенитного классов скользящими инденторами: механизмы наноструктурирования сплавов железа при ФО в условиях трения скольжения; упрочнение, сопротивление термическому разупрочнению, износостойкость и механические характеристики сталей, подвергнутых фрикционной и комбинированным деформационно-термическим обработкам; перспективы использования наноструктурирующей ФО в инновационных технологиях.

МИКРОСТРУКТУРА И КИНЕТИКА ФОРМИРОВАНИЯ ИНТЕРМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ФАЗЫ В УСЛОВИЯХ ТВЕРДОФАЗНОЙ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ В БИМЕТАЛЛИЧЕСКОМ TI/AL КОМПОЗИТЕ

АМИР ХУСЕЙН АССАРИ , БЕЙАТАЛЛА ЭГХБАЛИ

С помощью горячего пакетного прессования и прокатки были синтезированы трехслойные композиты Ti/Al, подвергнутые затем отжигу при температурах 550–650°C в течение 2, 4 и 6 ч. Поверхности сопряжения слоев разнородного материала композита были аттестованы с помощью растровой электронной микроскопии, энергодисперсионной спектрометрии и метода рентгеновской дифракции. Изучение микроструктуры, сформированной в результате отжигов различной продолжительности при разных температурах, показало, что Al3Ti был единственным интерметаллическим соединением, наблюдавшимся в диффузионных слоях композита. Рост Al3Ti характеризовался линейной кинетикой и энергией активации 128.7 кДж моль–1. Результаты свидетельствуют, что основным диффузантом выступал алюминий, и что рост слоя Al3Ti происходил в основном по границе сопряжения Ti/Al3Ti.

ОТКЛИК РЕШЕТКИ МАГНИТНЫХ НАНОЧАСТИЦ НА ГАУССОВ ИМПУЛЬС МАГНИТНОГО ПОЛЯ

ШУТЫЙ А.М., СЕМЕНЦОВ Д.И.

Исследован отклик однородных и бинарных плоских решеток магнитных наночастиц с одноосной анизотропией на действие короткого гауссова импульса магнитного поля. Показано, что влияние диполь-дипольного взаимодействия и наличие двух типов наночастиц приводит к модуляции амплитуды отклика и ее уменьшению. Выявлена сложная периодическая зависимость амплитуды и продолжительности отклика системы от длительности и пикового значения действующего на нее импульса. Показана возможность импульсного перемагничивания как всей решетки, так и отдельных ее частей при выборе состава решетки, а также параметров подмагничивающего поля и импульса.

СИНТЕЗ, МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА И РЕЛАКСИВНОСТЬ НАНОКОМПОЗИТОВ COFE@C И NIFE@C

БЫЗОВ И.В., МЫСИК А.А., КОНЕВ А.С., НОВИКОВ С.И., ЕРМАКОВ А.Е., УЙМИН М.А., МИНИН А.С., ГАВИКО В.С.

Методом газофазного синтеза получены нанокомпозиты со структурой ядро–оболочка CoFe@C и NiFe@C. Ядро частиц CoFe@C представлено ОЦК-фазой, ядро частиц NiFe@C – ГЦК-фазой. Обработка нанокомпозитов соляной кислотой показала, что эти нанокомпозиты обладают повышенной химической стабильностью по сравнению с композитами Fe@C. Максимальная удельная намагниченность нанокомпозитов в поле 27 кЭ при комнатной температуре составляет 125 и 58 Гс см3/г для CoFe@C и NiFe@C соответственно. Исследованы процессы продольной и поперечной релаксации ядерных спинов протонов водных суспензий нанокомпозитов в разных магнитных полях – 0.5, 1 и 2 кЭ. Композиты NiFe@C и CoFe@C характеризуется высокими значениями поперечной релаксивности и могут быть использованы как магнитные метки для обнаружения малых концентраций биообъектов методом ЯМР-релаксометрии.

ВЛИЯНИЕ ФЕРРОМАГНИТНОГО ОБМЕНА И ОРИЕНТАЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА МАГНИТОКАЛОРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ В ОДНООСНОМ ВАН-ФЛЕКОВСКОМ ПАРАМАГНЕТИКЕ

КОКОРИНА Е.Е., МЕДВЕДЕВ М.В.

Исследован магнитокалорический эффект (МКЭ) – изменение магнитной энтропии при изотермическом намагничивании – в одноосном ван-флековском парамагнетике со спином S = 1 и одноионной анизотропией типа легкая плоскость. Показано, что при намагничивании в легкой плоскости величина нормального МКЭ (уменьшение энтропии при намагничивании) может быть аномально велико в тех случаях, когда соотношение параметров анизотропии и ферромагнитного обмена в парамагнетике будет близко к пороговому значению, после которого происходит переход в ферромагнитное состояние. Установлено, что при намагничивании в трудном направлении, перпендикулярно легкой плоскости, МКЭ при низких температурах имеет аномальный характер – магнитная энтропия увеличивается при намагничивании.

ЗАРЯДОВЫЕ СОСТОЯНИЯ КАТИОНОВ В ЛИТИЙ-НИКЕЛЕВЫХ ФОСФАТАХ LINIPO4, ЛЕГИРОВАННЫХ МАРГАНЦЕМ И КОБАЛЬТОМ

МЕСИЛОВ В.В., ШАМИН С.Н., ГАЛАХОВ В.Р., КЕЛЛЕРМАН Д.Г.

С помощью мягких рентгеновских абсорбционных Ni, Mn и Co L2,3-спектров, подкрепленных расчетами атомных мультиплетов с учетом кристаллического поля и зарядового переноса, определены зарядовые состояния катионов в легированных фосфатах LiNiPO4, LiNi0.9Co0.1PO4 и LiNi0.9Mn0.1PO4. Установлено, что ионы никеля, марганца и кобальта находятся в двухвалентном высокоспиновом состоянии и имеют октаэдрическое кислородное окружение. По рентгеновским абсорбционным K-спектрам кислорода показано отсутствие примесных состояний в энергетической щели легированных марганцем или кобальтом литий-никелевых фосфатов.