Физика металлов и металловедение

ВЛИЯНИЕ АНТИФЕРРОМАГНЕТИЗМА ХРОМА НА МАГНИТНУЮ СТРУКТУРУ МУЛЬТИСЛОЕВ FE/CR

КУРКИН М.И., ГУДИН С.А., УСТИНОВ В.В.

Проанализировано влияние обменного взаимодействия электронных спинов у поверхности раздела слоев железа и хрома V Fe-Cr на ориентацию магнитных моментов слоев железа m Fe в многослойных пленках Fe/Cr. В первом приближении по V Fe-Cr влияние антиферромагнетизма хрома на векторы m fe эквивалентно известному эффекту однонаправленной анизотропии. Его влияние ослабляется при ухудшении качества границ раздела Fe/Cr, и тогда возрастает роль эффектов второго порядка по V Fe-Cr. Проанализировано влияние двух типов квадратичных по V Fe-Cr эффектов. К первому типу отнесен эффект наведенной магнитной анизотропии с осью легкого намагничивания, ориентированной перпендикулярно оси однонаправленной анизотропии. Второй тип - косвенное взаимодействие векторов m fe через прослойку хрома, аналогичное косвенному взаимодействию между ядерными спинами в антиферромагнетиках. Установлено, что известный результат смены ферромагнитного упорядочения на антиферромагнитное при изменении на единицу числа атомных слоев в прослойке Cr (короткий период осцилляции магнитной структуры) в рамках предложенной модели обусловлен эффектом однонаправленной анизотропии. Сформулированы условия, при которых совместное действие линейных и квадратичных эффектов по V Fe-Cr обеспечивает возникновение не-коллинеарной магнитной структуры многослойных пленок Fe/Cr. Показано, что изменение числа узлов волны спиновой плотности в прослойке хрома на единицу также приводит к смене ферромагнитного упорядочения векторов m Fe на антиферромагнитное (длинный период осцилляции магнитной структуры).

ВЛИЯНИЕ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО СЖАТИЯ НА ОПТИЧЕСКИЕ ФОНОНЫ В OS И RE: ВКЛАД ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ В СОБСТВЕННЫЕ ЭНЕРГИИ

МОГИЛЕНСКИХ В.Е., ОСОТОВ В.И., ПОНОСОВ Ю.С., ЩЕННИКОВ В.В.

Спектры неупругого рассеяния света переходных металлов Os и Re были исследованы при комнатной температуре и давлениях до 5 ГПа. Из полученных зависимостей частот от давления сделаны оценки коэффициентов Грюнайзена для E 2g оптических фононов. Проведено сравнение частотных сдвигов в экспериментах с изменением давления и температуры для переходных и простых металлов. Показано, что в переходных металлах Os и Re температурные сдвиги частот лишь в небольшой степени определяются эффектами теплового расширения, в то время как в простом металле Zn за изменения фононных энергий полностью ответственны эффекты теплового расширения.

МАГНИТОМЕТРИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ НА ОСНОВЕ ХРОМА В ТРОЙНОЙ СИСТЕМЕ CR-CO-MN

БАБИЧ Н.Г., ЗАХАРЕНКО Н.И.

Методом Фарадея исследована магнитная восприимчивость твердых растворов на основе хрома системы Cr-Co-Mn в интервале температур до 850К. Получены зависимости температуры Нееля от содержания примесных атомов. Проведен анализ закономерностей формирования в исследованных сплавах локализованного магнитного момента.

ТОМСКОМУ ГОСУДАРСТВЕННОМУ УНИВЕРСИТЕТУ 125 ЛЕТ

ОПТИЧЕСКИЕ, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ЭЛЕКТРОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СПЛАВОВ FE 2+XV 1-XGA

ШРЕДЕР Ε.И., КИРИЛЛОВА М.М., ДЯКИНА В.П.

Представлены результаты исследования оптических, электрических и магнитных свойств сплавов Fe 2 _ xV 1 + xGa (x = -0.2-0.2). Основное внимание уделено изучению эллипсометрическим методом спектральной зависимости действительной и мнимой ε 2 частей диэлектрической проницаемости на участке длин волн λ = (0.25—40) мкм. Установлено, что в сплавах с содержанием ванадия x = (-0.2-0) вклад от свободных носителей в оптическую проводимость σ на инфракрасных (ИК)-частотах резко снижается, а величина испытывает скачок к положительным значениям. Анализируется корреляция между аномальным поведением оптических характеристик в ИК-диапазоне спектра и проявлением в сплавах отрицательного температурного коэффициента электросопротивления ρ(Т). Полупроводниковый ход ρ(Τ) замечен в сплаве Fe 18V 12Ga. Однако высокий уровень оптического поглощения (α = 5 x 10 4 см -1) на ИК-частотах свидетельствует о том, что истинное полупроводниковое состояние в этом сплаве не реализуется. Полученные результаты обсуждаются на основе имеющихся сведений об электронной структуре сплавов Fe 2 + xV 1 - xGa.

О РЕЛАКСАЦИИ КВАДРУПОЛЕЙ СТЫКОВЫХ ДИСКЛИНАЦИЙ В ДЕФОРМИРОВАННЫХ ПОЛИКРИСТАЛЛАХ

НАЗАРОВ А.А., БАЧУРИН Д.В.

Исследована кинетика релаксации квадруполя дисклинаций, образующихся в стыках границ зерен (ГЗ) при пластической деформации поликристаллов. Расчеты проведены в рамках дискретно-дислокационного подхода путем моделирования движения дислокаций, составляющих квадруполь. Получены экспоненциальные выражения для закона изменения мощности и упругой энергии квадруполя дисклинаций с характерным временем, пропорциональным кубу размера зерен. Подробно исследовано распределение потоков вакансий по ГЗ при наличии релаксирующего квадруполя стыковых дисклинаций, а также рассмотрена связь между континуальным и дискретно-дислокационным описаниями процесса возврата в ГЗ.

ВЛИЯНИЕ ВАКАНСИЙ НА КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ СПЕКТР A-FE

КИСЛОВ А.Н., МАЗУРЕНКО В.Г.

Проведены расчеты локальной атомной структуры и колебательных спектров кристаллов α-Fe c вакансиями с использованием эмпирического парного потенциала межатомного взаимодействия. Расчеты колебательных спектров выполнены в реальном пространстве на базе кластера из 20000 атомов с помощью рекурсивного метода и с учетом симметрии дефектной области. Выделены резонансные колебания различных типов симметрии, индуцируемые вакансиями.

OБРАЗОВАНИЕ ДИССИПАТИВНЫХ СТРУКТУР ПРИ МЕХАНИЧЕСКОМ НАНЕСЕНИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ НА СТАЛЬНУЮ ПОВЕРХНОСТЬ

ЗАВАЛИЩИН А.Н.

Покрытия на стали в условиях ударно-фрикционной деформации образуются после формирования иерархии диссипативных структур основы, которая определяется величиной и способом пластического течения в поверхности. Между покрытием и основой находится промежуточная зона, имеющая слоистое строение из металлов основы и покрытия, образованная турбулентными потоками этих металлоВ., находящихся в квазиаморфном состоянии. В процессе образования и движения по поверхности вещество в квазиаморфном состоянии адсорбирует кислород, который при обратном фазовом переходе в кристаллическое состояние остается в виде пересыщенного твердого раствора в железе и многократно упрочняет промежуточную зону по сравнению с основой.

РЕНТГЕНОВСКАЯ ФОТОЭЛЕКТРОННАЯ ДИФРАКЦИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ (110)NB

ШАЛАЕВА Е.В., КУЗНЕЦОВ М.В.

Представлены результаты экспериментального и теоретического исследования рентгеновской фотоэлектронной дифракции чистой грани ниобия (110)Nb и эпитаксиальных слоев Nb(Ta)/(110)Nb. Дифракционная 2я-картина поверхности (110)Nb получена в излучении Nb3d-фотоэлектронов (Е кин. ~ 1050 эВ) и обсуждается в рамках моделей однократного (SSC-SW) и многократного (MSC-SW) рассеяния фотоэлектронов. Продемонстрированы ограничения подхода однократного рассеяния при описании угловых РФД-зависимостей грани (110)Nb. Показано, что поверхность (110) ниобия хорошо описывается MSC-SW-моделью шестислойного кластера с ОЦК-структурой, рассчитаны параметры многократного рассеяния, определяющие экспериментальный эффект ослабления интенсивности фотоэмиссии (эффект "дефокусировки") для плотноупакованных направлений [100] и [111]. Осаждение тантала на (110)Nb при T ~ 2300 К приводит к формированию эпитаксиального слоя (110) неупорядоченного ОЦК-твердого раствора Nb(Ta).

ВЛИЯНИЕ КРЕМНИЯ НА СТРУКТУРУ, ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ХРОМОМАРГАНЦЕВЫХ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ

КОРШУНОВ Л.Г., ГОЙХЕНБЕРГ Ю.Н., ЧЕРНЕНКО Н.Л.

Исследовано влияние 3.5-4.5 мас. % кремния на трибологические свойства азотсодержащих (0.200.52 мас. % азота) хромомарганцевых аустенитных сталей в условиях сухого трения скольжения пар сталь-сталь и сталь-абразив. Определены механические свойства и сопротивление сталей коррозионному растрескиванию. Металлографическим, рентгеновским и электронно-микроскопическим методами изучены структурные превращения, происходящие в рассматриваемых сталях при фрикционном нагружении и статическом растяжении. Показано, что дополнительное легирование азотсодержащих хромомарганцевых аустенитных сталей кремнием существенно повышает сопротивление данных материалов адгезионному изнашиванию при сохранении у них низких значений коэффициента трения (f = 0.25-0.33). Эффективное влияние кремния на трибологические свойства рассматриваемых сталей связано с активизацией в них планарного скольжения, с повышением прочности и теплостойкости аустенита. Наличие у исследуемых сталей благоприятного комплекса трибологических и механических свойств дает основание рассматривать их в качестве перспективного материала для узлов трения скольжения, работающих в сложных условиях нагружения (высокие нагрузки и скорости, наличие коррозионной среды и др.).

ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПАДА ПЕРЕСЫЩЕННОГО ТВЕРДОГО РАСТВОРА И МАРТЕНСИТНОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ В ИНВАРЕ Н30К10Т3

САНДОВСКИЙ В.А., УВАРОВ А.И., КАЗАНЦЕВ В.А., АНУФРИЕВА Е.И., ФИЛИППОВ Ю.И.

Исследован инвар Н30К10Т3 аустенит которого метастабилен по отношению к мартенситному γ → α-превращению при охлаждении ниже мартенситной точки (М н = - 80°C). Опробованы два метода упрочнения сплава: первый - старение в интервале температур ΔТ с от 20 до 750°С; второй -охлаждение в жидком азоте материала, предварительно упрочненного первым методом. Показано, что параметр f 0 и магнитная проницаемость μ снижаются, а электропроводимость σ и твердость HV увеличиваются при старении. Минимальные и соответственно максимальные численные значения указанных величин ( f 0, μ, σ, HV) наблюдаются после распада твердого раствора при температуре T c = 700°C. При этом изменение этих величин при старении практически происходит в интервале изотермических выдержек до Δτ с = 2 ч. Установлено, что охлаждение закаленного и состаренного сплава в жидком азоте повышает HV и σ, но снижает f 0 и μ. Изменение численного значения указанных величин обусловлено мартенситным γ → α-превращением. При этом зависимости HV, σ, f 0, μ = f(T c, τ c) после первого и второго вариантов обработки аналогичны, но отличаются уровнем числовых значений. Доказано, что закаленный инвар при температуре T c = 20°C имеет низкое значение коэффициента термического расширения КТР, величина которого повышается тем сильнее, чем выше температура старения. После второго варианта обработки закаленный сплав сохраняет свое низкое значение КТР при комнатной температуре, но при этом в интервале температур от 100 до 163°С происходит сильное снижение коэффициента термического расширения. Уменьшение КТР обусловлено обратным превращением α —→ γ.

ОСОБЕННОСТИ МАГНИТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МЕЖДУ ВЫДЕЛЕНИЯМИ В МАЛЫХ ЧАСТИЦАХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ МЕДИ

ЧУИСТОВ К.В., ПЕРЕКОС А.Е., РУЖИЦКАЯ Т.В., ЕФИМОВА Т.В., МЕЛЬНИКОВА В.А.

Методами рентгеноструктурного анализа и магнитных измерений исследованы структура и магнитные свойства высокодисперсных частиц стареющих сплавов Cu-Ni-Fe, Cu-Ni-Co и Cu-Co в процессе их изотермического отжига. Обнаружены особенности магнитных свойстВ., которые обусловлены магнитным дипольним взаимодействием между выделениями, их малыми размерами и наличием в них концентрационных неоднородностей.

РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ В МИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МЕДИ И НИКЕЛЕ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДАМИ РКУ-ПРЕССОВАНИЯ I.СТРУКТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ. ЭФФЕКТ АНОМАЛЬНОГО РОСТА

ЧУВИЛЬДЕЕВ В.Н., КОПЫЛОВ В.И., НОХРИН А.В., МАКАРОВ И.М., МАЛАШЕНКО Л.М., КУКАРЕКО В.А.

Описаны результаты экспериментальных исследований процессов рекристаллизации в микрокристаллических меди и никеле, полученных методами равноканального углового (РКУ) прессования. Приведены данные о зависимости среднего размера зерна от температуры и длительности изотермических отжигоВ., скорости нагрева и степени деформации. Приведены данные о зависимости температуры начала рекристаллизации от времени отжига, скорости нагрева и числа циклов РКУ-прессования. Показано, что вблизи точки начала рекристаллизации процесс роста зерен носит необычный характер - на фоне достаточно стабильной микрокристаллической матрицы существенно укрупняются лишь отдельные зерна. Показано, что в этих условиях функция распределения зерен по размерам становится бимодальной, и что средний размер зерна экспоненциально нарастает со временем.

ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛМАЗОПОДОБНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ СТАЛИ, ПОЛУЧЕННЫХ ИМПУЛЬСНЫМ ВАКУУМНЫМ РАСПЫЛЕНИЕМ ГРАФИТА В ПРИСУТСТВИИ АРГОНА И АЗОТА

ТРАХТЕНБЕРГ И.Ш., ВЛАДИМИРОВ А.Б., РУБШТЕЙН А.П., ЮГОВ В.А., КУЗЬМИНА Е.В., ВЫХОДЕЦ В.Б., КУРЕННЫХ Т.Е.

Измерены внутренние напряжения σ 0, коэффициенты трения f и микротвердость HV алмазоподобных покрытий (АПП) на стали Р6М5, полученных методом вакуумного импульсного распыления графита при различных давлениях азота и аргона в рабочей камере в процессе напыления. Установлено, что напыление АПП с дозированием аргона не изменяет трибологические свойства покрытий. В то же время напыление АПП в присутствии азота и вхождение его в состав покрытий, приводит к снижению как внутренних напряжений σ 0, так и микротвердости HV АПП.

ВЛИЯНИЕ ЭФФЕКТОВ АТОМНОГО РАЗУПОРЯДОЧЕНИЯ И НЕСТЕХИОМЕТРИИ ПО УГЛЕРОДНОЙ ПОДРЕШЕТКЕ НА ЗОННУЮ СТРУКТУРУ ЦЕМЕНТИТА FE 3C

МЕДВЕДЕВА Н.И., КАРЬКИНА Л.Е., ИВАНОВСКИЙ А.Л.

Самосогласованным методом ПЛМТО исследована зонная структура цементита с альтернативными позициями атомов углерода, занимающими призматические или октаэдрические поры подрешетки железа. Более энергетически выгодной является структура с призматической координацией C-атомоВ., однако разница полных энергий данных конфигураций решетки Fe 3C мала, а их электронный спектр и параметры электронной структуры (плотность состояний на уровне Ферми, магнитные моменты на атомах железа и углерода) близки. Впервые проведено моделирование эффектов нестехиометрии по C-подрешетке на электронные свойства Fe 3C 1 _ x. Показано, что до состава Fe 3C 075 решетка цементита остается устойчивой; дальнейший рост числа углеродных вакансий приводит к дестабилизации структуры.

ВЛИЯНИЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДНЫХ ВЫДЕЛЕНИЙ НА НАКОПЛЕНИЕ РАДИАЦИОННЫХ ДЕФЕКТОВ В АУСТЕНИТНЫХ FE-NI-Ті-СПЛАВАХ

ДРУЖКОВ А.П., АРБУЗОВ В.Л., ПЕРМИНОВ Д.А., ШАЛЫГОВ К.В.

Методом аннигиляции позитронов исследовано влияние интерметаллидных когерентных частиц выделений Ni 3Ti на накопление дефектов вакансионного типа в облученном электронами сплаве Fe-36.5 мас. % Ni-2.5 мас. % Ti. Обнаружено подавление накопления дефектов в облученных при 573 К сплавах, содержащих частицы выделений. При этом эффект подавления накопления наблюдается в широком интервале изменений размеров частиц (3-15 нм) и их плотностей (соответственно 2 x 10 23-5 x 10 21 м -3).

PЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ БЛОЧНОЙ СТРУКТУРЫ И КАРБОНИТРИДОВ В МОНОКРИСТАЛЛЕ НИКЕЛИДА ТИТАНА

ГУНДЫРЕВ В.М., ЗЕЛЬДОВИЧ В.И., ФРОЛОВА Н.Ю.

Исследовано структурное совершенство монокристалла никелида титана Ti - 51 ат. % Ni. Показано, что монокристалл состоит из блокоВ., имеющих форму пластинок. Определены размеры блокоВ., их разориентация и расположение в монокристалле. Найдены включения карбонитрида титана. Определена их форма и расположение в блоках-пластинках монокристалла, установлены ориентационные соотношения между кристаллическими решетками матричной В2-фазы и карбонитрида, определен химический состав карбонитрида и его объемная концентрация в монокристалле.