Физика металлов и металловедение

СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ПРИ ШАРОВОМ ИЗМЕЛЬЧЕНИИ ТИТАНА В СРЕДЕ ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ

ДОРОФЕЕВ Г.А., ЛУБНИН А.Н., ЛАДЬЯНОВ В.И., МУХГАЛИН В.В., ПУШКАРЕВ Б.Е.

Методами рентгеновской дифракции, растровой электронной микроскопии и химического анализа показано, что при шаровом измельчении -титана в жидких органических средах толуола и н-гептана формируется нанокристаллическая ГЦК-фаза, являющаяся метастабильным карбогидридом Ti(С,H) с недостатком по водороду и углероду по сравнению со стабильными карбогидридами. Размеры порошковых частиц после измельчения в толуоле и н-гептане значительно различаются и составляют 5–10 и 20–30 мкм соответственно. Показано, что кинетика формирования Ti(С,H) не зависит от среды измельчения. Атомное соотношение Н/C в продуктах механосинтеза хорошо совпадает с таковыми для используемых органических сред: толуола (Н/C = 1.1) и н-гептана (Н/C = 2.3). Предложен механизм твердо-жидкостного механосинтеза, включающий повторяющиеся процессы разрушения частиц с образованием новых ювенильных поверхностей, адсорбции на них жидких углеводородов и последующей холодной сварки измельченных частиц. Предполагается, что формирование ГЦК-фазы в процессе измельчения связано с генерацией дефектов упаковки в -Ti. При отжиге при 550°С ГЦК-фаза распадается с образованием стабильного карбида титана TiC (отжиг в вакууме) или стабильного карбогидрида титана и твердого раствора -Ti( (отжиг в аргоне) с частичным обратным превращением Ti(С,H) -Ti в обоих случаях.

ВКЛАД ФАЗОВЫХ И СТРУКТУРНЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ AL–MG СПЛАВАХ В ЛИНЕЙНЫЕ И НЕЛИНЕЙНЫЕ МЕХАНИЗМЫ НЕУПРУГОСТИ

ГОЛОВИН И.С., БЫЧКОВ А.С., МИХАЙЛОВСКАЯ А.В., ДОБАТКИН С.В.

Изучено влияние процессов интенсивной пластической деформации (ИПД), рекристаллизации и выделения -фазы в многокомпонентных сплавах систем Al–5Mg–Mn–Cr и Al–(4–5%)Mg–Mn–Zr–Sc на механизмы зернограничной релаксации и дислокационной микропластичности. Для стабилизации ультрамелкодисперсной структуры и предотвращения роста зерен использованы дисперсные частицы алюминий–переходный металл типа Al3Zr, Al6Mn, Al7Cr, Al6(Mn,Cr), Al18Cr2Mg3. Особый интерес вызывают сплавы с добавками скандия, который образует соединения типа Al3Sc и способствует выделению высокодисперсных частиц по сравнению с алюминидами других переходных металлов. Cплавы Al–(4–5%)Mg–Mn–Zr–Sc после ИПД отличаются более высокой температурой рекристаллизации. При этом общие закономерности дислокационной и зернограниченой неупругости, установленные для двойных сплавов Al–Mg, сохраняются: 1) уменьшение плотности дислокаций в процессе рекристаллизации холоднодеформированных сплавов приводит к формированию “псевдо пика” на кривых температурных зависимостей внутреннего трения и снижению критической амплитуды деформации начала движения дислокаций в поле напряжений; 2) выделение -фазы подавляет механизм зернограничной релаксации; 3) растворение -фазы, переход атомов магния в твердый раствор и выделение -фазы при нагреве затрудняют движение дислокаций; 4) укрупнение высокодисперсных частиц, содержащих Zr и Sc, повышает подвижность дислокаций. Сделаны количественные оценки характеристик зернограничной релаксации и дислокационно-примесного взаимодействия и их зависимости от температуры, а также дополнительного легирования двухкомпонентных сплавов Mn, Cr, Zr, Sc.

ОДНОМЕРНАЯ ДИНАМИКА ДОМЕННЫХ ГРАНИЦ В ТРЕХСЛОЙНОЙ ФЕРРОМАГНИТНОЙ СТРУКТУРЕ С РАЗЛИЧНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ МАГНИТНОЙ АНИЗОТРОПИИ И ОБМЕНА

ЕКОМАСОВ Е.Г., МУРТАЗИН Р.Р., НАЗАРОВ В.Н.

Теоретически изучена одномерная нелинейная динамика доменной границы под действием внешнего постоянного магнитного поля в трехслойном ферромагнетике с разными значениями параметров магнитной анизотропии и обмена в слоях. С помощью методов теории возмущений найдены уравнения движения для координаты центра доменной границы и скорости ее движения после перехода из одного слоя в другой. Показано, что для случая малых дефектов аналитические результаты хорошо согласуются с численными. Найдены численные зависимости минимальной скорости, необходимой доменной границе для перехода из одного слоя в другой, от параметров материала.

РАСПАД ПЕРЕСЫЩЕННОГО ТВЕРДОГО РАСТВОРА В БЫСТРОЗАТВЕРДЕВШИХ ФОЛЬГАХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ ОЛОВО–КАДМИЙ

ГУСАКОВА О.В., ШЕПЕЛЕВИЧ В.Г.

Представлены результаты исследования фазового состава, зеренной структуры и микроструктуры сплавов системы олово–кадмий, полученных высокоскоростной кристаллизацией. При сверхбыстрой закалке из расплава формируется пересыщенный твердый раствор на основе -Sn. Исследованы процессы распада этой метастабильной фазы при комнатной температуре. Средний размер зерен, текстура, а также механические свойства зависят от концентрации кадмия.

К РАСЧЕТУ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПЛЕНКИ С ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПОКРЫТИЕМ

БАБИЧ А.В.

Предложен метод вычислений характеристик металлической пленки в диэлектрическом окружении. В рамках модифицированного метода Кона–Шэма рассмотрен наиболее интересный случай асимметричных металл-диэлектрических сандвичей, в которых диэлектрики по обе стороны пленки различны. Впервые вычислены спектр, работа выхода электронов и поверхностная энергия поликристаллических и монокристаллических пленок, помещенных в пассивные изоляторы. Диэлектрическое окружение в целом приводит к отрицательному изменению работы выхода электронов и поверхностной энергии. Помимо размерных изменений сдвиг работы выхода определяется среднеарифметическим значением диэлектрических констант окружающих сред. Расчеты выполнены для Na, Al и Pb.

КИНЕТИКА СЕГРЕГАЦИИ ФОСФОРА НА ГРАНИЦАХ ЗЕРЕН В НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ МАЛОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ

БОКШТЕЙН Б.С., ХОДАН А.Н., ЗАБУСОВ О.О., МАЛЬЦЕВ Д.А., ГУРОВИЧ Б.А.

В температурном диапазоне 280–320°С механизм и кинетика сегрегации примесей в сталях остаются недостаточно изученными. В этих условиях диффузия примесей в объеме зерен стали практически прекращается и для описания кинетики процесса не корректно использовать уравнение Ленгмюра–Маклина. В работе предложены два новых подхода к описанию механизма и кинетики сегрегации фосфора: модель последовательных изменений состояния фосфора на основе реакций 1 порядка и модель диффузионного перераспределения фосфора между границами карбидных выделений, дефектами структуры и границами зерен стали. Проведен сравнительный анализ предложенных моделей и на их основе сделаны оценки кинетики сегрегации, которые сопоставляются с экспериментальными результатами, полученными в температурном диапазоне 280–320°С для времен испытаний до 20 лет. Показано, что предложенные модели достаточно хорошо описывают экспериментальную кинетику сегрегации фосфора в границах зерен стали.

МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ И ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ МАССИВНЫХ ОБРАЗЦОВ СОЕДИНЕНИЯ MGB2

КУЗНЕЦОВА Е.И., СУДАРЕВА С.В., КРИНИЦИНА Т.П., БЛИНОВА Ю.В., РОМАНОВ Е.П., АКШЕНЦЕВ Ю.Н., ДЕГТЯРЕВ М.В., ТИХОНОВСКИЙ М.А., КИСЛЯК И.Ф.

Различными методами обнаружено, что в пределах одной гексагональной решетки MgB2 образуются две фазы, отличающиеся по содержанию Mg и B (в пределах области гомогенности), примесного кислорода, а также по микроструктуре. Области, соответствующие этим двум фазам MgB2, имеют большие размеры 100–500 мкм и, чередуясь, заполняют все пространство образца. Предполагается, что двухфазное состояния MgB2 обусловлено особенностями его механизма образования (в результате синтеза при 800–1000°C), который включает стадию расплавления Mg, растворение в нем твердого бора до состава MgB2 и последующую кристаллизацию соединения MgB2 из расплава с образованием дендритоподобной структуры с соответствующим перераспределением основных компонентов и примесей.

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НАНЕСЕНИЯ ИТТРИЙ СОДЕРЖАЩИХ ПОКРЫТИЙ НА ИХ СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА

ГОНЧАРОВ В.С., ВАСИЛЬЕВ Е.В., ГОНЧАРОВ М.В.

Проведены исследования зависимости структуры и свойств иттрийсодержащих ионно-плазменных покрытий на сплаве ВХ2К от технологических параметров их нанесения.

РАССЛОЕНИЕ ТВЕРДОГО РАСТВОРА В СПЛАВАХ FE–NI И FE–NI–P ПРИ ОБЛУЧЕНИИ, ДЕФОРМАЦИИ И ОТЖИГАХ

ДАНИЛОВ С.Е., АРБУЗОВ В.Л., КАЗАНЦЕВ В.А.

Методами остаточного электросопротивления и измерения коэффициента термического расширения исследованы процессы расслоения твердого раствора при деформации, облучении электронами и при последующих отжигах в сплавах Fe–34.7 ат. % Ni и Fe–34.7 ат. % Ni–0.1 ат. % P. Показано, что как при деформации, так и при облучении, образуются вакансионные кластеры различной кратности. Наличие атомов фосфора в твердом растворе облегчают образование вакансионных кластеров и увеличивает долю вакансий, выживших в форме вакансионных кластерах как для деформированных сплавов, так и для облученных в районе комнатных температур. При деформации, облучении и последующих отжигах наблюдается одинаковое изменений электросопротивления и КТР. Получена близкая к линейной зависимость прироста электросопротивления от увеличения КТР. Полученные результаты хорошо согласуются с матричной моделью распада твердого раствора.

О ЗАВИСИМОСТИ ТОЧКИ КЮРИ АМОРФНЫХ СПЛАВОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ ОТЖИГА

КОРНИЕНКОВ Б.А., ЛИБМАН М.А., ЭСТРИН Э.И.

Исследовано изменение положения точки Кюри аморфных сплавов системы Fe–Ni–Si–B в результате отжига при температурах ниже температуры кристаллизации. Показано, что отжиг приводит к повышению точки Кюри тем значительнее, чем выше температура кристаллизации сплава.

СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПРИ РАЗНЫХ СПОСОБАХ ПЛАКИРОВАНИЯ КОРПУСНОГО МАТЕРИАЛА АЗОТИСТОЙ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛЬЮ

САГАРАДЗЕ В.В., КАТАЕВА Н.В., МУШНИКОВА С.Ю., ХАРЬКОВ О.А., КАЛИНИН Г.Ю., ЯМПОЛЬСКИЙ В.Д.

Выполнено плакирование образцов судостроительной корпусной стали 10Н3ХДМБФ азотсодержащей аустенитной сталью 04Х20Н6Г11М2АФБ с использованием различных режимов обработки, включающих горячую прокатку, аустенитную наплавку и сварку взрывом с последующей горячей прокаткой и термической обработкой. Между основным и плакирующим материалами выявлен промежуточный слой с изменяющейся концентрацией хрома, марганца и никеля, в котором обнаружено формирование мартенситной структуры. Прочность соединения плакирующего слоя и корпусной стали при испытании на сдвиг до разрушения почти во всех случаях оказалась достаточно высокой: сд = 437–520 МПа. Исключение составил образец с однонаправленной наплавкой без последующей горячей прокатки ( сд = 308 МПа), в котором были обнаружены “непровары” между наплавленными валиками нержавеющей стали.

СТРУКТУРА И ТВЕРДОСТЬ КОРРОЗИОННО-СТОЙКИХ ФЕРРИТНЫХ СТАЛЕЙ ПОСЛЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО АЗОТИРОВАНИЯ

НИКУЛИН С.А., РОГАЧЕВ С.О., ХАТКЕВИЧ В.М., РОЖНОВ А.Б.

Проведено сравнительное исследование влияния высокотемпературного “внутреннего” азотирования (при температуре выше 1000°С) на формирование структуры и упрочнение тонколистовых образцов из сталей 08Х17Т (0.06% C–17.0% Cr–0.5% Ti) и 15Х25Т (0.10% C–25.0% Cr–0.5% Ti). При высокотемпературном “внутреннем” азотировании в стали 08Х17Т формируется структура мартенсита с выделениями частиц типа Cr2N, а в стали 15Х25Т образуется слоистая структура, при этом отдельные слои состоят из смеси -фазы, -фазы и частиц Cr2N с различным соотношением. Показано, что “внутреннее” азотирование обеих сталей с последующим отжигом приводит к их значительному равномерному упрочнению.

ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ ВОЛЬФРАМА В ПРОЦЕССЕ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ

ГАНЕЕВ А.В., ИСЛАМГАЛИЕВ Р.К., ВАЛИЕВ Р.З.

Исследовано влияние равноканального углового прессования и интенсивной пластической деформации кручением на формирование ультрамелкозернистой структуры в технически чистом вольфраме. Для изучения структуры применяли методы просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии c применением анализа дифракции обратно отраженных электронов. Проведена оценка зависимости микротвердости материала от накопленной деформации. Определены количественные характеристики структуры (средний размер зерен/субзерен, распределение по углам разориентировок) в образцах, подвергнутых интенсивной пластической деформации.