Физика металлов и металловедение

К ВОПРОСУ О КОЛИЧЕСТВЕННОМ ОПИСАНИИ ЗАВИСИМОСТИ НАПРЯЖЕНИЯ ТЕЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ НА СТАДИИ УСТАНОВИВШЕГОСЯ ТЕЧЕНИЯ ПРИ ГОРЯЧЕМ ДЕФОРМИРОВАНИИ ОТ ПАРАМЕТРА ЗИНЕРА–ХОЛЛОМОНА

ЧУРЮМОВ А.Ю., ТЕЛЕШОВ В.В.

С использованием комплекса физического моделирования термомеханических процессов исследовано деформационное поведение алюминиевого сплава 1981 в интервале температур 200–400°С при скоростях деформации 0.001–10 с–1. Построены модели связи напряжения течения с температурой и скоростью деформации с использованием степенной, экспоненциальной зависимости и функции гиперболического синуса от параметра Зинера–Холломона (Z). Показано отклонение расчетных и экспериментальных значений параметра Зинера–Холломона при низких и высоких его значениях при расчете по степенному и экспоненциальному уравнению. Отклонения обусловлены тем, что экспериментально получаемые зависимости напряжения течения от параметра Z во всем интервале его изменения с одной величиной эффективной энергии активации пластической деформации состоят из двух линейных участков, относящихся к горячей и теплой деформации и имеющих разную величину эффективной энергии активации пластической деформации с пониженным значением энергии активации для горячей деформации.

РАДИАЦИОННО-ИНДУЦИРОВАННОЕ АТОМНОЕ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ В СТАРЕЮЩИХ FE–NI-СПЛАВАХ ПРИ НЕЙТРОННОМ ОБЛУЧЕНИИ

ШАБАШОВ В.А., САГАРАДЗЕ В.В., ЗАМАТОВСКИЙ А.Е., КОЗЛОВ К.А., КАТАЕВА Н.В.

Исследованы индуцированные нейтронным облучением структурно-фазовые превращения и атомное перераспределение в стареющих ГЦК-сплавах Fe–Ni со специальным легированием интерметаллидообразующими элементами M (Si, Ti, Al, Zr). Установлена связь механизма и кинетики разрушения областей атомного порядка Ni–M в каскадах атомных смещений при нейтронном облучении с химической активностью и диффузионной подвижностью элементов легирования. Проведено сопоставление с закономерностями деформационно-индуцированного растворения интерметаллидов.

ВЫСОКОСКОРОСТНАЯ СВЕРХПЛАСТИЧНОСТЬ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ AL–ZN–MG–CU С ДОБАВКАМИ FE И NI

КОТОВ А.Д., МИХАЙЛОВСКАЯ А.В., БОРИСОВ А.А., ЯКОВЦЕВА О.А., ПОРТНОЙ В.К.

Проведено сравнение показателей сверхпластичности и эволюции микроструктуры в процессе высокоскоростной сверхпластической деформации двух сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu–Zr с добавками никеля и железа, содержащих одинаковую объемную долю частиц фаз эвтектического происхождения Al3Ni или Al9FeNi. Показано, что сплавы проявляют сверхпластичность с удлинениями 300–800% при скоростях деформации 1 × 10–2–1 × 10–1 с–1. Выявлены различия в кинетике рекристаллизации сплавов как во время нагрева, так и во время деформации при разных температурно-скоростных условиях сверхпластической деформации, связанные с разными параметрами частиц эвтектических фаз. При скоростях более 4 × 10–2 в сплаве с Fe и Ni сохраняется частично нерекристаллизованная структура до разрушения материала, в то время как в сплаве с Ni полностью рекристаллизованная структура формируется при скоростях до 1 × 10–1 с–1.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПУАССОНА МОНОКРИСТАЛЛА ЖАРОПРОЧНОГО НИКЕЛЕВОГО СПЛАВА В ИНТЕРВАЛЕ ТЕМПЕРАТУР 20–1000°С

ГОЛЫНЕЦ С.А., ТОЛОРАЙЯ В.Н., НЕКРАСОВ С.Н., ХВАЦКИЙ К.К.

Работа посвящена экспериментальному определению коэффициента Пуассона при температурах 20–1000°С, которое проводилось на цилиндрических образцах жаропрочного монокристаллического никелевого сплава с кристаллографическими ориентациями (КГО) [001], [011] и [111]. В работе так же определен модуль упругости для образцов этих ориентаций. Установлено, что на образцах жаропрочного никелевого сплава с монокристаллической структурой c КГО [011] коэффициент Пуассона может изменяться от отрицательных до положительных значений, в зависимости от азимутальной ориентации, т.е. от кристаллографических направлений, лежащих в плоскости перпендикулярной продольной оси образца. С целью контроля азимутальной кристаллографической ориентации цилиндрических образцов [011] была разработана металлографическая методика, основанная на выявлении травлением дендритной структуры на торцах этих образцов. Полученные данные по азимутальной ориентации использовали для последующей установки в этих направлениях датчика поперечной деформации.

ЭЛЕКТРОКОНТАКТНЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ СЕРЕБРА, ДИСПЕРСНО УПРОЧНЕННЫЙ НИКЕЛЕМ, ОКСИДАМИ ТИТАНА И ЦИНКА

ЗЕЕР Г.М., ЗЕЛЕНКОВА Е.Г., БЕЛОУСОВ О.В., БЕЛЕЦКИЙ В.В., НИКОЛАЕВ С.В., ЛЕДЯЕВА О.Н.

Методами электронной микроскопии и энергодисперсионного микроанализа проведены исследования образцов композиционного электроконтактного материала на основе серебра, упрочненного дисперсными фазами оксидов титана и цинка. Выявлено равномерное распределение оксидных фаз в образцах, содержащих в исходной шихте 2 мас. % оксида цинка. Повышение количества оксида цинка приводит к увеличению размеров оксидных фаз. Показано, что при содержании оксида цинка 2 мас. % в процессе электроэрозионных испытаний происходит минимальный износ, при 3 мас. % наблюдается перегрев и сваривание образцов контактов.

К ТЕОРИИ ДИФФУЗИИ В НЕОДНОРОДНЫХ СРЕДАХ. ТОНКОПЛЕНОЧНЫЙ ИСТОЧНИК ДИФФУЗАНТА

КЕСАРЕВ А.Г., КОНДРАТЬЕВ В.В., ЛОМАЕВ И.Л.

Используя асимптотические методы в теории дифференциальных уравнений, получено оригинальное решение задачи атомной диффузии в полубесконечной неоднородной среде для тонкопленочного (“мгновенного”) источника диффузанта и произвольной координатной зависимости коэффициента диффузии. Проведены математические оценки применимости этого решения, а также численное сравнение его с известным точным решением для частного случая экспоненциальной зависимости коэффициента диффузии от координаты и тривиального случая постоянного коэффициента диффузии. На основе выполненного анализа установлены области времен отжига и глубин проникновения диффузанта, для которых предлагаемый подход оказывается корректным.

АТТЕСТАЦИЯ ПОРОШКОВ НАНОСТРУКТУРИРОВАННОГО НИКЕЛЯ ПО УШИРЕНИЮ ЕГО РЕНТГЕНОВСКИХ ДИФРАКЦИОННЫХ ПИКОВ

Методы анализа профиля рентгеновских дифракционных пиков являются мощным инструментом изучения характеристик микроструктуры нанокристаллических материалов, получаемых с использованием технологии интенсивного пластического деформирования. Метод Уильямсона–Холла и его модификации, метод Уоррена–Авербаха и его модификации используются для извлечения микроструктурной информации, базирующейся на интегральной ширине и коэффициентах представления профиля дифракционных пиков в виде ряда Фурье. В данной работе порошки чистого никеля подвергались размолу в течение 2, 5, 20 и 40 ч с целью выяснить, как на микроструктурном уровне изменяются характеристики этого металла, обладающего ГЦК атомно-кристаллической структурой. Использование методов Уильямсона–Холла и Уоррена–Авербаха и их модификаций позволило извлечь информацию о размере кристаллитов, микроискажениях, плотности дислокаций, их типе и соотношении их парциальных долей (т.н. дислокационном “характере”). Было установлено, что доля краевых дислокаций уменьшается (более чем на 50%) по мере увеличения продолжительности механообработки в шаровой мельнице. Снижение доли винтовых дислокаций было отмечено только при достаточно продолжительных размолах, что в итоге привело к равным долям краевых и винтовых дислокаций – 50 на 50%. Было также обнаружено, что оценки размера кристаллитов по классической и модифицированной (учитывающей число дислокаций на единицу площади в среднем, далее – 2D-средневзвешенной) методике Уоррена–Авербаха близки.

К РАСЧЕТУ ЭНЕРГИЙ ДИССОЦИАЦИИ, КОГЕЗИИ, ОБРАЗОВАНИЯ ВАКАНСИИ, ПРИЛИПАНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ И ПОТЕНЦИАЛА ИОНИЗАЦИИ МАЛЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КЛАСТЕРОВ, СОДЕРЖАЩИХ МОНОВАКАНСИЮ

ПОГОСОВ В.В., РЕВА В.И.

В рамках модели стабильного желе выполнены самосогласованные вычисления пространственных распределений электронов и потенциалов, энергий диссоциации, когезии, образования вакансии, прилипания электронов и потенциала ионизации сплошных кластеров (с N ≤ 254), а также кластеров, содержащих вакансию (). Обсуждается вклад моновакансии в энергетику кластера, размерные зависимости его характеристик и асимптотик. Расчет выполнен на кластере СКИТ-3 Института Кибернетики им. В.М. Глушкова НАН Украины (Rpeak = 7.4 Tflops).

ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ДЕФОРМИРОВАННЫХ ОБРАЗЦОВ ХРОМОМАРГАНЦОВИСТОЙ СТАЛИ

ЧЕЗГАНОВ Д.С., ЧИКОВА О.А., БОРОВЫХ М.А.

Представлены результаты изучения микроструктуры и кристаллического строения образцов стали 35ХГФ (в мас. % 0.31–0.38С, 0.17–0.37Si, 0.95–1.25Mn, 1.0–1.3Cr, 0.06–0.12V, Fe–основа). Образцы отобраны от горячекатаных труб, прошедших разную термическую обработку. Исследование проведено для обоснования выбора режима термообработки на основе выявления связей “структура–свойства”, обеспечивающего повышение коррозионной стойкости труб по отношению к углеводородам. Применялся метод EDS-анализа (Energy-dispersive X-ray spectroscopy) и EBSD-анализа (Electron Backscatter Diffraction). В микроструктуре образцов обнаружены оксидные включения и несплошности размером 1–50 мкм, предположительно состоящие из окалины. Определены размер зерна феррита, ориентации кристаллитов, получена информация о локальных механических напряжениях по картам фактора Тейлора. Измельчение зерна, увеличение доли малоугловых границ, уменьшение локальных механических напряжений свидетельствуют о том, что наибольшую коррозионную стойкость по отношению к углеводородам обеспечивает нормализация при 910°С.

ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ТОНКОЛИСТОВОГО ПРОКАТА ИЗ ВЫСОКОПРОЧНОГО ЭКОНОМНО-ЛЕГИРОВАННОГО АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА “НИКАЛИН”

ШУРКИН П.К., БЕЛОВ Н.А., АКОПЯН Т.К., АЛАБИН А.Н., АЛЕЩЕНКО А.С., АВКСЕНТЬЕВА Н.Н.

Обоснован режим деформационно-термической обработки плоских слитков из высокопрочного экономно-легированного сплава системы Al–Zn–Mg–Ni–Fe при получении тонколистового проката с обжатием более 97%. С использованием расчетных и экспериментальных методов были исследованы структура и фазовый состав экспериментального сплава в литом и деформированном состоянии, а также после термообработки, включающей закалку с последующим старением. Установлено, что структура деформированных полуфабрикатов после старения по режимам Т и Т1 включает в себя дисперсионно-упрочненную алюминиевую матрицу и равномерно-распределенные изолированные частицы Al9FeNi с размером 1–2 мкм, что обеспечивает сочетание высокой прочности и удовлетворительной пластичности на уровне стандартных высокопрочных алюминиевых сплавов системы Аl–Zn–Mg–Cu. Фрактографический анализ подтвердил, что разрывные образцы претерпевали вязкое разрушение.

ВОЗДЕЙСТВИЕ ГИДРОАБРАЗИВНОЙ СТРУИ НА СТРУКТУРУ ПРИПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ СПЛАВА AL–MG

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 сплава Al–Mg(5.8–6.8 мас. %), подвергнутого гидроабразивной резке. Определены плотность дислокаций, размеры областей когерентного рассеяния, величина микроискажений. Выявлена трансформация тонкой структуры при перемещении от объема сплава к поверхности гидроабразивного реза.

ЭВОЛЮЦИЯ СТРУКТУРЫ ОЛОВЯНИСТОЙ БРОНЗЫ ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ КАНАЛЬНО-УГЛОВОМ ПРЕССОВАНИИ

ПОПОВ В.В., СТОЛБОВСКИЙ А.В., ПОПОВА Е.Н., ФАЛАХУТДИНОВ Р.М., ШОРОХОВ Е.В.

Выполнены исследования эволюции структуры оловянистой бронзы при динамическом канально-угловом прессовании (ДКУП). Для сравнения исследована эволюция структуры технически чистой меди, подвергнутой такой же обработке. Проведено сравнение микротвердости меди и бронзы после 1 и 2 проходов ДКУП.