Физика металлов и металловедение

НАНОЧАСТИЦЫ NI ИЗ ГАЗОВОЙ СРЕДЫ: ВОЗНИКНОВЕНИЕ И СТРУКТУРА

ГАФНЕР Ю.Я., ГАФНЕР С.Л., ЭНТЕЛЬ П.

Процесс конденсации из газовой среды 8000 атомов Ni исследован методом молекулярной динамики с использованием tight-binding потенциалов. Проведенное моделирование показало, что полученные таким способом кластеры имеют в большинстве случаев ГПУ- или совокупность ГПУ- и ГЦК-структур. При нагреве полученных наночастиц выше температуры плавления с последующим постепенным охлаждением была отмечена значительная зависимость процесса формирования структуры кластера от скорости охлаждения. Таким образом, использование либо свободной конденсации, либо конденсации с последующим нагревом нанокластеров свыше температуры плавления и дальнейшим охлаждением может в принципе контролировать формирование наночастиц Ni с ожидаемой структурой.

ПРИМЕНЕНИЕ САМОСОГЛАСОВАННОЙ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТВЕРДОГО ТЕЛА ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ МАГНИТНЫХ ВКЛАДОВ В ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАГНЕТИКОВ (НА ПРИМЕРЕ НИКЕЛЯ)

БОДРЯКОВ В.Ю., ПОВЗНЕР А.А., САФОНОВ И.В.

Впервые на основе развитого ранее для немагнитного твердого тела самосогласованного термодинамического подхода, примененного к парамагнитной области никеля, проведено корректное выделение магнитных вкладов в базовые термодинамические функции этого ферромагнетика в отсутствие внешнего поля в области магнитоупорядоченного состояния в окрестности точки Кюри. Установлены взаимосогласованные значения термодинамических параметров, определяющих парамагнитный ход основных термодинамических функций Ni, в частности, молярной теплоемкости, коэффициента теплового расширения, упругого модуля, плотности, температуры Дебая. Найдены и подробно обсуждаются температурные зависимости магнитных вкладов молярной теплоемкости Ст(Т) и объемного коэффициента теплового расширения оm(T). Развитый подход может быть с успехом распространен на другие твердые тела, обладающие дальним магнитным порядком.

ЭВОЛЮЦИЯ СТРУКТУРЫ СПЛАВА ВТ6, ПОДВЕРГНУТОГО РАВНОКАНАЛЬНО-УГЛОВОМУ ПРЕССОВАНИЮ

СЕМЕНОВА И.П., САИТОВА Л.Р., ИСЛАМГАЛИЕВ Р.К., ДОЦЕНКО Т.В., КИЛЪМАМЕТОВ А.Р., ДЕМАКОВ С.Л., ВАЛИЕВ Р.З.

В статье представлены результаты исследования эволюции микроструктуры и механических свойств двухфазного титанового сплава ВТ6 (Ti-6A1-4V) с исходной глобулярной структурой, подвергнутого равноканальному угловому прессованию, реализованному при 700°С с числом проходов от 1 до 12. В результате проведенных экспериментов был изучен характер эволюции среднего размера зерна, морфологии фаз, микротвердости, механического поведения от числа проходов равно-канального углового прессования (РКУП). Установлена возможность интенсивного измельчения микроструктуры методом РКУП в заготовках из сплава ВТ6.

ЭФФЕКТЫ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ДЕФОРМАЦИИ И СВЕРХГЛУБОКОГО ПРОНИКАНИЯ, ВЫЗВАННЫЕ ДЕЙСТВИЕМ УСКОРЕННОГО ВЗРЫВОМ ПОТОКА ПОРОШКОВЫХ ЧАСТИЦ НА МЕДНУЮ ПРЕГРАДУ

ХОМСКАЯ И.В., ЗЕЛЬДОВИЧ В.И., ФРОЛОВА Н.Ю., ПОНОСОВ Ю.С., ХЕЙФЕЦ А.Э., ЕЛОХИНА Л.В.

Металлографическим, электронно-микроскопическим и локальными спектральными методами анализа установлено, что структурные изменения в чистой меди, обработанной высокоскоростным потоком (~1 км/с) дисперсных (~60 мкм) частиц (SiC + Ni), складываются из воздействия ударных волн, созданных при соударении потока частиц с образцом, и из воздействия частиц, проникших в образец. Описаны эффекты, связанные с равномерной и локализованной деформацией, вызванной действием ударных волн. Исследовано строение каналов сверхглубокого проникания частиц и прилегающих к ним участков медной преграды. Локальный рентгеноспектральный анализ показал, что частицы, проникшие в образец на глубину 3-10 мм, и окружающие их микрообласти имеют высокую концентрацию кремния. При исследовании этих частиц методом комбинационного рассеяния света были получены рамановские спектры SiC (политип 6Н), что однозначно указывает на проникание частиц SiC в преграду и на изменение структурного состояния отдельных проникших частиц под действием нагружения.

ОСОБЕННОСТИ РАСПАДА СПЛАВОВ CU-AL-MN ПРИ ЛЕГИРОВАНИИ КОБАЛЬТОМ

БУБЛЕЙ И.Р., КОВАЛЬ Ю.Н., ТИТОВ П.В.

Изучали сплавы Cu-Al-Mn и Cu-Al-Co-Mn, содержащие 12-14% мае. А1 и 8-16% мае. (Мп + Со). Проведенные исследования показали, что введение кобальта в количестве 4-8 мае. % в легированные марганцем заэвтектоидные сплавы Си-А1 заметно увеличивает пластичность при мартенситном превращении. В закаленных и затем состаренных сплавах Cu-Al-Co-Mn обратимая пластическая деформация (при охлаждении сплавов под нагрузкой ниже мартенситной точки) вдвое больше, чем в тройных.

ОСОБЕННОСТИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕФОРМИРОВАННОГО ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА

БАРАНОВ А.А., БАРАНОВ Д.А.

Рассмотрены особенности термической обработки после прокатки и ковки двух плавок высокопрочного чугуна с разным числом графитных частиц. Описаны структурные изменения при холодной, теплой и горячей деформации ферритного, феррито-перлитного и перлитного чугуна. Показана роль строения металлической основы и формоизменения графита в развитии структурных и фазовых превращений, происходящих при термической обработке. Приведены данные о локальной термической обработке с использованием концентрированных источников энергии. Особое внимание уделено закалке с оплавлением деформированного чугуна, которая придает обрабатываемому инструменту свойства самозатачиваемости.

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОМ РАСТРОВОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ МИКРОСКОПИИ ПОДТРАВЛЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ИЗЛОМОВ ПЕРЛИТО-ФЕРРИТНОЙ СТАЛИ

ИЗОТОВ B.И., КИРЕЕВА Е.Ю., ФИЛИППОВ Г.А.

Исследование подтравленных поверхностей разрушения перлито-ферритной стали 60Г (Fe-0.62C-0.73Мп) методом растровой электронной микроскопии позволило однозначно связать особенности рельефа на изломе с внутренней структурой стали. В частности показано, что фасетки хрупкого разрушения включают несколько перлитных колоний, и по берегам хрупкой трещины перлитная структура искажена незначительно. Ямки вязкого разрушения располагаются как в объеме свободного феррита, так и в пределах перлитных колоний.

ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУХСЛОЙНЫХ БОРИДНО-ЦЕМЕНТОВАННЫХ ПОКРЫТИЙ НА НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ МАРТЕНСИТНЫХ СТАЛЯХ

ИВАНОВ А.С., БЫКОВА А.П.

Показана возможность поверхностного упрочнения низкоуглеродистых мартенситных сталей путем последовательного насыщения их углеродом и бором. Получены двухслойные покрытия, отличающиеся высокой твердостью и позволяющие существенно расширить возможность применения НМС для работы в условиях контактного трения с высокой удельной нагрузкой. Исследованы следующие характеристики поверхностного слоя: толщина, структура и фазовый состав, распределение остаточного аустенита и микротвердости по глубине слоя, трещиностойкость. Опробованы различные варианты технологии создания боридно-цементованных покрытий.

ФОРМИРОВАНИЕ МОРФОЛОГИИ ПОВЕРХНОСТИ АЛМАЗОПОДОБНЫХ ПЛЕНОК, КОНДЕНСИРУЮЩИХСЯ ПРИ ДУГОВОМ РАСПЫЛЕНИИ ГРАФИТА В ВАКУУМЕ

ТРАХТЕНБЕРГ И.Ш., РУБШТЕЙН А.П., ВЛАДИМИРОВ А.Б., ЮГОВ В.А., ПЛОТНИКОВ С.А., ВОЛКОВА Е.Г.

В твердых углеродных алмазоподобных покрытиях, полученных вакуумным импульсным дуговым распылением графита, методом сканирующей зондовой микроскопии исследована морфология поверхности конденсата. Проведено электронно-микроскопическое исследование его структуры, а также структуры поверхностного слоя графитовой мишени. Обнаружено, что на поверхности графитовой мишени при дуговом разряде возникают пучки нанотрубок. На поверхности покрытия имеются аналогичные образования. Полученные результаты в согласии с литературными данными позволили детализировать механизм образования сравнительно высоких (по отношению к толщине покрытия) пирамидальных выступов на поверхности конденсата. Зародышами для таких образований служат осколки пучков нанотрубок, попадающих с периферии дугового кратера мишени на поверхность покрытия. Сравнительно быстрый рост выступов на поверхности алмазоподобного конденсата происходит за счет диффузии углерода по поверхности покрытия вдоль нанотрубок. Стимулом такого направленного потока для диффундирующих атомов является снижение упругой энергии покрытия, обусловленной высоким (~ 10 ГПа) уровнем внутренних напряжений.

РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ПРИ ФАЗОВОМ ПЕРЕХОДЕ А1 → L12 В СПЛАВЕ PD3FE ПРИ РАЗНЫХ РЕЖИМАХ ОТЖИГА

ПЕРЕВАЛОВА О.Б., КОНЕВА Н.А., ТАЙЛАШЕВ А.С., КОНОВАЛОВА Е.В., ПУШКАРЕВА Г.В., КОЗЛОВ Э.В.

Методами оптической металлографии и просвечивающей дифракционной электронной микроскопии исследована микроструктура и зеренная структура сплава Pd3Fe в состоянии с ближним и дальним атомным порядком. Состояние с дальним атомным порядком достигалось ступенчатым отжигом от температуры, превышающей Тк, со скоростью охлаждения 5 град/сут и изотермическим отжигом при Т= 600°С в течение 170 и 350 ч в двухфазной области Al + L12. Проведен сравнительный анализ зеренных структур сплава Pd3Fe в состояниях с ближним и дальним атомным порядком, полученным при разных режимах отжига. При фазовом переходе А1 → L12 в зеренной структуре сплава Pd3Fe происходят изменения, характерные для процесса рекристаллизации. При изотермических отжигах рекристаллизация протекает более интенсивно по сравнению со ступенчатым отжигом. Соотношение границ общего и специального типов после упорядочивающих отжигов определяется параметром дальнего атомного порядка. Увеличение параметра дальнего атомного порядка приводит к увеличению доли зерен, не содержащих границы специального типа, к уменьшению среднего числа границ специального типа в расчете на одно зерно и к увеличению доли двойниковых границ в спектре границ специального типа. Сделан вывод о том, что дальний атомный порядок препятствует образованию границ специального типа.

ЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА ГИДРИРОВАННЫХ ИНТЕРМЕТАЛЛИДОВ СО СТРУКТУРОЙ ТИПА TI2NI: ДАННЫЕ ЯМР И МАГНИТНОЙ ВОСПРИИМЧИВОСТИ

БУЗЛУКОВ А.Л., СКРИПОВ А.В., КОЖАНОВ В.Н., ГАЛОШИНА Э.В.

В интервале температур 80-295 К измерена магнитная восприимчивость исходных и гидрированных интерметаллических соединений Ti2Ni, Ti2Co, Hf2Co и Hf2Fe. Для образцов с водородом измерены также скорости спин-решеточной релаксации протонов в температурном диапазоне 20-300 К. Результаты экспериментов указывают на то, что в исследованной области концентраций водорода (0 ≤ х < 1.4) системы Ti2NiHx, T2CoHx и Hf2CoHx относятся к парамагнетикам паулиевского типа и не обнаруживают каких-либо качественных изменений магнитных свойств при изменении содержания атомов Н. Гидрирование Hf2Co приводит к понижению плотности электронных состояний на уровне Ферми, тогда как для соединений на основе титана, напротив, характерно ее увеличение. Внедрение водорода в Hf2Fe сопровождается кардинальными изменениями магнитных свойств этого соединения, которые, по-видимому, обусловлены появлением локализованных магнитных моментов на атомах железа.

ЭМИССИОННАЯ МЕССБАУЭРОВСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ГРАНИЦ ЗЕРЕН ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО НИОБИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЯДРА 119MSN

КАЙГОРОДОВ B.Н., ПОПОВ В.В., ПОПОВА Е.Н., РОМАНОВ Е.П., ПАВЛОВ Т.Н., ЕФРЕМОВА С.А.

Для трех температур диффузионного отжига (680, 727 и 806 К) определены параметры ядерных гамма-резонансных (мессбауэровских) спектров на ядрах 119mSn, введенных диффузионным путем в границы зерен поликристаллического Nb. При всех исследованных температурах атомные зонды 1I9mSn занимают в зоне зернограничной диффузии два типа состояний. Состояния 1 локализованы в ядре границы зерна, а состояния 2 - в приграничных областях регулярной решетки Nb. С повышением температуры диффузионного отжига происходит перераспределение мессбауэровских атомных зондов между этими двумя состояниями: заселенность состояний 1 уменьшается, а состояний 2 -увеличивается. Этот результат свидетельствует о сегрегации олова на большеугловых границах зерен ниобия (Sn в Nb является горофильной примесью). Сделаны оценки энтальпии активации сегрегации олова и коэффициентов его сегрегации, а также отношения ширины области высокой концентрации точечных дефектов вблизи границ зерен ниобия к диффузионной ширине границы зерна. Из анализа величин изомерных сдвигов при двух состояниях установлено, что олово диффундирует по границам зерен ниобия по вакансионному механизму.

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА НАНОКЛАСТЕРОВ КОБАЛЬТА В УГЛЕРОДНОЙ МАТРИЦЕ

БАШМАКОВ И.А., ЛУКАШЕВИЧ С.М., ТИХОНОВА Т.Ф., ЛУКАШЕВИЧ М.Г.

Изучены магнитные характеристики нанокластеров кобальта в углеродных волокнах, полученных путем термообработки карбоксилированной целлюлозы после замены в ней протонов СООН-групп на катионы кобальта. Установлено, что нанокластеры кобальта со средним диаметром d = 10 нм в углеродном волокне, полученном отжигом в вакууме при температуре ТF = 700°С, при комнатной температуре находятся в суперпарамагнитном состоянии, в то время как отожженные при ТF = 900°С волокна ферромагнитны с коэрцитивной силой ВC = 0.043 Тл. Определена температура блокировки магнитного момента нанокластеров кобальта ТB = 73 К и эффективная константа магнитной анизотропии Keff = 1.7 х 105 Дж/м3. Показано, что в суперпарамагнитном режиме температурная зависимость намагниченности достаточно хорошо описывается уравнением Ланжевена с независящим от температуры средним магнитным моментом нанокластера, а температурная зависимость коэрцитивной силы - соотношением ВC ∞ T0.77, характерным для не взаимодействующих магнитных нанокластеров.

К ИСТОРИИ ОРГАНИЗАЦИИ АКАДЕМИЧЕСКОГО ЖУРНАЛА "ФИЗИКА МЕТАЛЛОВ И МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ"

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА ДИФФУЗИОННЫЕ СВОЙСТВА ГРАНИЦ ЗЕРЕН

ПЕРЕВЕЗЕНЦЕВ В.Н., ПУПЫНИН А.С., СВИРИНА Ю.В.

Рассмотрены механизмы генерации неравновесного избыточного объема в границе зерна при пластической деформации. Для модельного поликристалла проведен численный расчет кинетики изменения коэффициента самодиффузии по неравновесной границе при деформации и отжиге. Исследовано влияние на коэффициент диффузии скорости деформации и размера зерна.