Физика металлов и металловедение

ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПРЕКУРСОРОВ И ТЕМПЕРАТУРЫ ОТЖИГА НА СТРУКТУРУ И КРИТИЧЕСКИЙ ТОК МНОГОЖИЛЬНЫХ КОМПОЗИТОВ BI,PB-2223/AG

РАКОВ Д.Н., БЕЛОТЕЛОВА Ю.Н., КРИНИЦИНА Т.П., КУЗНЕЦОВА Е.И., БЛИНОВА Ю.В., СУДАРЕВА С.В., РОМАНОВ Е.П.

Методами рентгеноструктурного анализа, просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии исследованы керамики (с небольшими отклонениями от стехиометрии) композитов Bi,Pb-2223/Ag после стандартной обработки и отжигов с некоторыми вариациями температур по сравнению со стандартной обработкой (оптимальные отжиги). Полученные данные анализируются совместно с результатами измерения критических токов композитов. Обнаружено неоднородное распределение структуры и компонентов по поперечному сечению керамических жил после стандартной обработки. Содержание углерода в центре жил было в два и более раз выше, чем в приповерхностных слоях, прилегающих к Ag-оболочке. Показано, что для каждого состава композита существует своя оптимальная температура отжига, обеспечивающая понижение содержания углерода в центре керамических жил и создание более благоприятной структуры для критического тока.

АНИЗОТРОПИЯ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГЕКСАГОНАЛЬНЫХ МАНГАНИТОВ RMNO3 (R = HO, ER, TM, YB)

МАХНЕВ А.А., НОМЕРОВАННАЯ Л.В.

Изучена эволюция реальной и мнимой частей комплексной диэлектрической проницаемости гексагональных монокристаллов RMnO3 (R = Ho–Yb) в зависимости от радиуса редкоземельного иона rR с использованием метод спектроскопической эллипсометрии в области 0.5–5.0 эВ при комнатной температуре. Спектры диэлектрических функций показывают сильную поляризационную зависимость. Край оптического поглощения для поляризации E c определяется интенсивным узким пиком при 1.6 эВ, в то время как для поляризации E | | c пик сдвинут к высоким энергиям на 0.15–0.20 эВ, а интенсивность его сильно подавлена. Показано, что при уменьшении rR энергетическое положение интенсивного пика при 1.6 эВ в спектре мнимой части диэлектрической функции для поляризации E c сдвигается в сторону низких энергий не более чем на 0.1 эВ, отражая изменение локального окружения иона Mn3+. Для обеих поляризаций выявлена широкая полоса поглощения с центром при 2.4 эВ, ранее обнаруженная в антиферромагнитной фазе в нелинейных спектрах при оптической генерации второй гармоники. Спектры диэлектрической проницаемости проанализированы в рамках имеющихся представлений об электронной структуре гексагональных RMnO3 и сравнены с соответствующими спектрами ранее изученных орторомбических RMnO3.

ВЛИЯНИЕ МАГНЕТИЗМА НА ЭНЕРГИЮ РАСТВОРЕНИЯ 3P-(AL, SI) И 4P-(GA, GE) ЭЛЕМЕНТОВ В ЖЕЛЕЗЕ

ПЕТРИК М.В., ГОРБАТОВ О.И., ГОРНОСТЫРЕВ Ю.Н.

Методами теории функционала плотности исследована растворимость 3p-(Al, Si) и 4р-(Ga, Ge) элементов в ферромагнитном и парамагнитном состояниях ОЦК-железа. Для моделирования парамагнитного состояния использовали два различных подхода, реализованные в пакетах SIESTA и LSGF. Установлено, что энергия растворения всех рассмотренных примесей понижается при переходе в парамагнитное состояние. Энергии растворения, полученные усреднением по ансамблю неполяризованных магнитных конфигураций, хорошо согласуются со значениями, полученными в приближении когерентного потенциала. В то же время учет магнитной поляризации в окрестности примеси приводит к понижению энергии растворения, которое особенно выражено при температурах, близких к ТC. Обсуждается температурная зависимость энергий растворения в парамагнитном состоянии для рассматриваемых примесных элементов.

ВЛИЯНИЕ ИМПУЛЬСНОГО ТОКА НА СТРУКТУРУ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА СИСТЕМЫ AL–MG–SI ПРИ ХОЛОДНОЙ ДЕФОРМАЦИИ

БРОДОВА И.Г., ШИРИНКИНА И.Г., АСТАФЬЕВ В.В., ЯБЛОНСКИХ Т.И., ПОТАПОВА А.А., СТОЛЯРОВ В.В.

Изучено влияние плотности тока на формирование структуры в процессе прокатки сплава системы Al–Mg–Si АД33. Установлено, что электропластическая прокатка при плотности тока 30 А/мм2 повышает деформацию до разрушения в сплаве АД33. Снижение деформационной способности материала при увеличении плотности тока до и более 100 А/мм2 обусловлено оплавлением легкоплавкой эвтектики, приводящим к возникновению микротрещин по границам зерен и субзерен.

ВЛИЯНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА ТЕПЛОТУ ПЛАВЛЕНИЯ СВЕРХПЛАСТИЧНОГО ЭВТЕКТИЧЕСКОГО СПЛАВА BI–43 ВЕС. % SN

КОРШАК В.Ф., ТКАЧЕНКО Н.В.

Выполнены исследования влияния внешнего сжимающего напряжения, которое прикладывается к образцам сверхпластичного эвтектического сплава Bi–43% вес. % Sn в процессе их нагрева до предэвтектической температуры, на удельную теплоту плавления сплава. Сплав получен из химически чистых компонентов путем литья на массивную медную подложку. После сжатия на гидравлическом прессе на , слитки были состарены на воздухе в течение приблизительно 7 мес. Эксперименты проведены с использованием метода дифференциального термического анализа. Нагружение образцов производили с помощью специально изготовленного устройства. Обнаружено закономерное уменьшение удельной теплоты плавления на при увеличении внешнего напряжения от 0 до 4.4 МПа. Экспериментальные результаты обсуждаются с привлечением известных литературных данных о теплоте плавления сплава и структуре эвтектик.

СТРУКТУРА НАПЫЛЕННЫХ ПЛЕНОК -ТАНТАЛ-АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

ВОЛОДИН В.Н., ТУЛЕУШЕВ Ю.Ж., ЖАКАНБАЕВ Е.А.

Ионно-плазменным распылением и соосаждением ультрадисперсных частиц Ta и Al получены твердые растворы во всем интервале концентраций двойной системы в виде покрытий из сплава. Образование твердых растворов-сплавов непосредственно в процессе соосаждения является подтверждением теории термофлуктуационного плавления малых частиц и слиянием квазижидких кластеров докритического размера. При формировании покрытий нанослоями тантала толщиной менее 0.8 нм для -Ta и 1.1 нм для алюминия происходит самопроизвольное взаимное растворение компонент с образованием твердых растворов одного металла в другом, причем атомы алюминия, начиная с концентрации 85 ат. % Al в сплаве, задают формирующейся решетке свой тип симметрии. Рост характерных размеров (толщины субслоев) тантала и алюминия приводит к появлению в покрытиях помимо фаз -тантала и алюминия, фазы твердых растворов металлов, аморфных образований и сверхрешеток нанокластеров одного металла в матрице другого. Установлено, что причиной возникновения сверхструктур является размерный фактор.

ФОРМИРОВАНИЕ КАРБИДОВ ХРОМА В МЕДНОЙ МАТРИЦЕ ПРИ МЕХАНОАКТИВАЦИИ В УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ СРЕДАХ

ЕРЁМИНА М.А., ЛОМАЕВА С.Ф., ЕЛСУКОВ Е.П.

Исследованы структурно-фазовые превращения при механическом сплавлении (МС) и отжиге нанокристаллических сплавов системы Cu–Cr–C, полученных из порошков меди и хрома, а также графита или ксилола в качестве источника углерода. Показано, что при использовании графита в процессе МС происходит образование пересыщенного твердого раствора Cu(Cr) и рентгеноаморфной фазы Cr–C. Термическая обработка приводит к их распаду и появлению Cr3C2 в нанокристаллической медной матрице. При использовании ксилола в качестве источника углерода образования сильно пересыщенного твердого раствора Cu(Cr) и рентгеноаморфной фазы Cr–C не происходит, однако при отжиге формируется такая же объемная доля карбида хрома – 20–24%. В случае использования графита формирование карбида происходит при меньшей длительности МС.

МАГНИТНЫЕ И МАГНИТОТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЙ (MNCO)1 - XGE

МАРКИН П.Е., МУШНИКОВ Н.В., ГЕРАСИМОВ Е.Г., ПРОШКИН А.В., ВОЛЕГОВ А.С.

Проведено исследование кристаллической структуры, магнитных свойств и теплоемкости близких по химическому составу соединений (MnCo)1 - xGe, x 0.05. Обнаружено, что с ростом отклонения от стехиометрического состава MnCoGe температура структурного перехода из низкотемпературной орторомбической фазы типа TiNiSi в высокотемпературную гексагональную фазу типа Ni2In быстро уменьшается, в то время как температура магнитного упорядочения изменяется незначительно. Для составов с x = 0.02 температура структурного перехода примерно совпадает с температурой Кюри гексагональной фазы, и переход сопровождается значительным изменением энтропии, S = 34 Дж/(кг К). Приложение сильного магнитного поля в области перехода вызывает увеличение относительного объема орторомбической фазы. Показано, что анализ магнитотепловых свойств данных соединений с формальным применением соотношения Максвелла вблизи температуры структурного фазового перехода 1-го рода может давать завышенные значения изменения энтропии.

ВЛИЯНИЕ СФЕРИЧЕСКИ СХОДЯЩИХСЯ УДАРНЫХ ВОЛН НА ФАЗОВОЕ И СТРУКТУРНОЕ СОСТОЯНИЕ ЗАКАЛЕННОГО СПЛАВА AL–4 МАС. % CU

ДОБРОМЫСЛОВ А.В., ТАЛУЦ Н.И., УКСУСНИКОВ А.Н., КОЗЛОВ Е.А.

Методами оптической металлографии, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, а также измерением микротвердости проведено послойное изучение структуры закаленного сплава Al–4 мас. % Cu, подвергнутого нагружению сферически сходящимися ударными волнами. Установлено, что высокоскоростная пластическая деформация этого сплава при используемом способе нагружения осуществляется внутризеренным скольжением. Полосы локализованной деформации по границам зерен, двойники и полосы адиабатического сдвига не образуются. Высокоскоростная пластическая деформация приводит к растворению зон Гинье–Престона.

НАЧАЛЬНАЯ СТАДИЯ МЕХАНИЧЕСКОГО СПЛАВЛЕНИЯ В БИНАРНОЙ СИСТЕМЕ СОСТАВА SI70FE30

ПОРСЕВ В.Е., КОЛОДКИН Д.А., УЛЬЯНОВ А.Л., ЕЛСУКОВ Е.П.

Методами мёссбауэровской спектроскопии и рентгеновской дифракции изучена последовательность твердофазных реакций при механическом сплавлении в шаровой планетарной мельнице смесей порошков Si и Fe в атомном соотношении 70 : 30. При формировании нанокристаллического состояния осуществляется взаимное проникновение атомов Si в Fe и атомов Fe в Si. В частицах Si формируются кластеры с локальным окружением атомов Fe характерным для деформированной фазы -FeSi2. В частицах Fe формируются кластеры по типу -FeSi и . С увеличением времени механической обработки формируются фазы -FeSi2 в частицах Si, -FeSi и в частицах Fe. В последнем случае протекает реакция -FeSi + Si вплоть до полного исчезновения фазы -FeSi при отсутствии загрязнения исследуемой смеси материалом (Fe) сосуда и шаров.

СТРОЕНИЕ ГРАНИЦ В КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ, ПОЛУЧЕННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЗРЫВНОГО НАГРУЖЕНИЯ

ЛЫСАК В.И., КУЗЬМИН С.В., КРОХАЛЕВ А.В., ГРИНБЕРГ Б.А.

Приведены результаты исследования тонкой структуры межфазных границ для ряда композиционных материалов, полученных методами сварки взрывом и взрывного прессования порошковых смесей. Исследовали соединения разнородных металлов (титан–малоуглеродистая сталь, медь–тантал) и металлов с тугоплавкими карбидами (карбид хрома–титан). Свариваемые пары отличались друг от друга типом взаимодействия. Обнаружено, что границы раздела между фазами в полученных композитах имеют конечную толщину порядка 200 нм, на протяжении которой состав материала плавно изменяется от состава, соответствующего одному из компонентов композита, до состава, соответствующего второму компоненту. Показано, что строение межфазных границ является сложным. При ограниченной растворимости компонентов вдоль границ обнаруживаются две достаточно толстые кристаллические прослойки, суммарная толщина которых практически равна общей толщине границы, между которыми располагается тонкая (толщиной до 5–7 нм) прослойка, имеющая кристаллическое или аморфное строение.

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ ГЕЙСЛЕРА CO2FESI, CO2FEAL, CO2CRAL, CO2CRGA

ШРЕДЕР Е.И., СВЯЖИН А.Д., БЕЛОЗЕРОВА К.А.

Представлены результаты исследования оптических свойств и расчетов электронной структуры сплавов Гейслера Co2FeSi, Co2FeAl, Co2CrAl, Co2CrGa. Основное внимание уделено изучению спектральной зависимости действительной 1 и мнимой 2 частей диэлектрической проницаемости на участке длин волн = 0.3–13 мкм эллипсометрическим методом. Обнаружено аномальное поведение оптической проводимости ( ) на ИК-частотах в сплавах Co2CrAl, Co2CrGa, существенно отличающееся от таковой в Co2FeSi, Co2FeAl. Полученные результаты обсуждаются на основе расчетов электронной структуры.