Физика металлов и металловедение

ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕЦИАЛЬНЫХ РАЗОРИЕНТАЦИЙ В РЕЕЧНОМ МАРТЕНСИТЕ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ МЕТОДОМ ОРИЕНТАЦИОННОЙ МИКРОСКОПИИ

ЛОБАНОВ М.Л., РУСАКОВ Г.М., РЕДИКУЛЬЦЕВ А.А., БЕЛИКОВ С.В., КАРАБАНАЛОВ М.С., СТРУИНА Е.Р., ГЕРВАСЬЕВ А.М.

Методом ориентационной микроскопии (EBSD) исследованы специальные разориентации между рейками мартенситных пакетов в низкоуглеродистой конструкционной стали. Установлено, что в процессе -превращения, как следствие ОС Курдюмова–Закса, между рейками пакета образуются специальные разориентации , 11, 33, 99. Разориентировка является точной, а остальные разориентировки, близкие к специальным, с одинаковым отклонением по углу образуются вследствие необходимости согласования разориентировок реек в тройных стыках ( + 11 33c, + 33 99). Также возникают тройные стыки реек в пакете, включающие малоугловую границу (между двумя рейками одной ориентировки) и две границы типа 33c, что может приводить к появлению границы типа 41c ( 33c + МУГ 41c). Обнаруженная в структуре разориентация – граница 25b, вероятно, возникает между рейками как следствие выполнения ОС Нишиямы.

ВЛИЯНИЕ ФРИКЦИОННОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ НА СТРУКТУРУ, МИКРОТВЕРДОСТЬ И ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ АУСТЕНИТНОЙ ХРОМОНИКЕЛЕВОЙ СТАЛИ, ПОДВЕРГНУТОЙ ПОСЛЕДУЮЩЕМУ ОКСИДИРОВАНИЮ

КОРШУНОВ Л.Г., ЧЕРНЕНКО Н.Л.

Исследовано влияние пластической деформации в зоне скользящего фрикционного контакта на структурные превращения и сопротивление изнашиванию аустенитной стали 12Х18Н9Т, подвергнутой далее оксидированию в воздушной среде при температурах 300–800°С (выдержка 1 ч). Показано, что сильная деформация, происходящая в условиях сухого трения скольжения, создает в поверхностном слое толщиной 10 мкм нанокристаллическую двухфазную + -структуру, имеющую микротвердость 5.2 ГПа. Последующее оксидирование при 300–500°С вызывает дополнительный рост микротвердости деформированного поверхностного слоя стали до уровня 7.0 ГПа. Это обусловлено активным насыщением аустенита и мартенсита деформации ( ) атомами кислорода, ускоренно диффундирующими вглубь металла по границам и -нанокристаллов. Концентрация кислорода в поверхностном слое и продуктах изнашивания стали достигает 8 мас. %. Атомы растворенного кислорода, эффективно закрепляют дислокации в и -фазах, увеличивая прочность и износостойкость поверхности стали 12Х18Н9Т. Оксидирование при 550–800°С приводит к формированию в стали значительного количества наночастиц оксида Fe3O4 (магнетита), повышающих сопротивление термическому разупрочнению и износостойкость исследуемой стали (при сухом трении скольжения в паре со сталью 40Х13 в условиях действия относительно небольшой нормальной нагрузки (98 Н)). При испытании с большей нормальной нагрузкой 196 Н присутствие в стали 12Х18Н9Т хрупкой оксидной фазы снижает вязкость и, вследствие этого, износостойкость поверхностного слоя стали.

ВЛИЯНИЕ БОРА НА КИНЕТИКУ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО РАСПАДА МАРТЕНСИТА ЗАКАЛЕННОЙ СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ

АЛЕКСЕЕВ А.А., ГРИНБЕРГ Е.М.

Изучено влияние бора на микроструктуру, микротвердость, кинетику низкотемпературного распада мартенсита сталей 40Х и 30ХРА, закаленных с различной скоростью охлаждения. Показано, что после закалки борсодержащей стали от 1050°С c высокой скоростью охлаждения низкотемпературный распад мартенсита на начальном этапе резко затормаживается. При малых скоростях закалочного охлаждения кинетика распада мартенсита в исследованных сталях имеет аналогичный характер.

ОСОБЕННОСТИ ЗАРОЖДЕНИЯ И РОСТА УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН В СТАЛИ ПРИ МНОГОКРАТНОМ ДИНАМИЧЕСКОМ СЖАТИИ

ПОПЕЛЮХ А.И., ПОПЕЛЮХ П.А., БАТАЕВ А.А., НИКУЛИНА А.А., СМИРНОВ А.И.

Исследованы процессы разрушения стали 40Х и У8 при многократном динамическом сжатии. Установлено, что основной причиной разрушения циклически сжимаемых образцов является распространение трещин при воздействии остаточных растягивающих напряжений, формирующихся у вершины трещины на этапе снятия внешней нагрузки. Скорость роста трещины максимальна на начальном этапе ее продвижения в окрестности концентратора напряжений. При распространении трещины вглубь образца скорость ее роста уменьшается и слабо зависит от фактического поперечного сечения образца. Предложена модель процесса усталостного разрушения сталей при динамическом нагружении циклической сжимающей силой. Установлено, что высокую усталостную долговечность стали 40 Х обеспечивает закалка с отпуском при 200°С, а стали У8 – закалка с отпуском при 300°С.

ИЗМЕНЕНИЯ ДЕФЕКТНОЙ СТРУКТУРЫ СПЛАВА PD–IN–RU ПОСЛЕ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ГИДРИРОВАНИЯ И ДЛИТЕЛЬНОЙ РЕЛАКСАЦИИ

АКИМОВА О.В., АВДЮХИНА В.М., ЩЕТИНИН И.В.

Представлен анализ изменения величин нормированных интегральных интенсивностей дифракционных максимумов, полученных при рентгенографическом исследовании фольги сплава Pd–5.3 ат. % In–0.5 ат. % Ru после ее электролитического насыщения водородом и длительной релаксации при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении. Установлено существенное снижение степени текстуры образца и превалирование дефектов первого класса в матрице сплава.

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ОТЖИГА НА РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЮ НИКЕЛЯ С УЛЬТРАДИСПЕРСНОЙ СТРУКТУРОЙ РАЗЛИЧНОГО ТИПА

КРАСНОПЕРОВА Ю.Г., ДЕГТЯРЕВ М.В., ВОРОНОВА Л.М., ЧАЩУХИНА Т.И.

В образцах монокристаллического никеля (99.98 мас. % Ni) путем деформации сдвигом под давлением при комнатной температуре была создана структура разного типа (ячеистая, смешанная и субмикрокристаллическая). Показано, что присутствие в структуре никеля после деформации микрокристаллитов приводит к развитию при отжиге в интервале температур 250–350°С рекристаллизации как по непрерывному, так и по прерывистому механизмам. В первом случае центрами рекристаллизации выступают микрокристаллиты, созданные при деформации, а во втором – термоактивированные зародыши, образовавшиеся в ходе отжига. Обнаружена немонотонная зависимость среднего размера рекристаллизованного зерна от температуры нагрева, причины которой обсуждаются.

THEORETICAL INVESTIGATION OF CALCULATING TEMPERATURES IN THE COMBINING ZONE OF CU/FE COMPOSITE PLATE JOINTED BY EXPLOSIVE WELDING

QU Y.D., ZHANG W.J., KONG X.Q., ZHAO X.

The heat-transfer behavior of the interface of Flyer plate (or Base Plate) has great influence on the microcosmic structures, stress distributions, and interface distortion of the welded interface of composite plates by explosive welding. In this paper, the temperature distributions in the combing zone are studied for the case of Cu/Fe composite plate jointed by explosive welding near the lower limit of explosive welding. The results show that Flyer plate (Cu plate) and Base Plate (Fe plate) firstly almost have the same melting rate in the explosive welding process. Then, the melting rate of Cu plate becomes higher than that of Fe plate. Finally, the melt thicknesses of Cu plate and Fe plate trend to be different constants, respectively. Meanwhile, the melting layer of Cu plate is thicker than that of Fe plate. The research could supply some theoretical foundations for calculating the temperature distribution and optimizing the explosive welding parameters of Cu/Fe composite plate to some extent.

МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КЛАСТЕРНЫХ УДАРОВ ПО ПЛЕНКЕ СВИНЦА НА ГРАФЕНЕ

ГАЛАШЕВ А.Е.

Методом молекулярной динамики изучена очистка графена от пленки свинца путем облучения мишени пучком кластеров Xe13 с энергией 20 эВ при различных углах падения. С помощью метода статистической геометрии установлено, что адсорбированная на графен двухслойная пленка Pb перед бомбардировкой имела нерегулярную структуру. Графен содержал бивакансии, края которых вместе с краями графенового листа были гидрированы. Полная очистка графена от свинца достигалась при угле падения кластеров 45°. Значительная часть пленки отделялась от графена в виде “островка”, который после отсоединения пленки превращался в трехмерную структуру. Напряжения в пленке изменялись в ходе бомбардировки, после окончания которой сохранилось напряженное состояние. Вид распределений напряжений в графене указывает на отсутствие усиления напряженного состояния в ходе бомбардировки. Бомбардировка с углами падения кластеров, меньшими 75°, приводит к значительному увеличению шероховатости графена. В результате бомбардировок во всем диапазоне углов падения кластеров (от 0° до 90°) гидрированные края графенового листа не получили значительных повреждений.

МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УДАЛЕНИЯ РТУТИ С ГРАФЕНА БОМБАРДИРОВКОЙ КЛАСТЕРАМИ КСЕНОНА

ГАЛАШЕВ А.Е.

Методом молекулярной динамики изучена очистка графена от ртути путем облучения мишени пучком кластеров Xe13 с энергиями 5–30 эВ при углах падения 0°, 45° и 60°. Края графенового листа были гидрированы. Полная очистка графена от ртути достигалась при углах падения кластеров 45° и 60° с энергиями пучка EXe15 и 10 эВ соответственно. Значительная часть пленки отделялась от графена в виде капли. Вид распределений напряжений в графене указывает на отсутствие усиления напряженного состояния в ходе бомбардировки. Бомбардировка с углами падения кластеров 45° приводит к наиболее низкой шероховатости графена. В результате бомбардировок в рассматриваемых диапазонах энергий и углов падения кластеров гидрированные края графенового листа не получили значительных повреждений.

НОВЫЙ СПЛАВ ДЛЯ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ НА БАЗЕ СИСТЕМЫ FE–CO–NI–CU–AL–TI

БЕЛЯЕВ И.В., БАЖЕНОВ В.Е., МОИСЕЕВ А.В., КИРЕЕВ А.В.

Предложен новый состав сплава для монокристаллических постоянных магнитов. Новый сплав разработан на базе известной металлической системы Fe–Co–Ni–Cu–Al–Ti и содержит в своем составе до 1 мас. % гафния. Сплав обладает повышенной потенциальной способностью к образованию монокристаллической структуры в отливке при ее однонаправленном затвердевании. Монокристаллические постоянные магниты, изготовленные из данного сплава, имеют повышенный уровень магнитных свойств. При разработке нового сплава были использованы методы компьютерного моделирования фазового состава и расчета показателей кристаллизации сложных металлических систем с применением программы “Termo-Calc”, а также расчетно-экспериментальные методы на базе закалочно-микроструктурного анализа. Новый сплав после соответствующей термообработки содержит примерно на 10% больше сильномагнитной фазы по сравнению с существующими аналогами.

НАКОПЛЕНИЕ И ОТЖИГ РАДИАЦИОННЫХ ДЕФЕКТОВ И ВЛИЯНИЕ ВОДОРОДА НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВАНАДИЕВЫХ СПЛАВОВ V4TI4CR И V10TI5CR ПРИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОМ (77 K) НЕЙТРОННОМ ОБЛУЧЕНИИ

АРБУЗОВ В.Л., ГОЩИЦКИЙ Б.Н., САГАРАДЗЕ В.В., ДАНИЛОВ С.Е., ЗУЕВ Ю.Н., КАРЬКИН А.Е., ПАРХОМЕНКО В.Д., КОЗЛОВ А.В., ЧЕРНОВ В.М.

Проведены исследования процессов накопления и отжига радиационных дефектов при низкотемпературном (77 K) нейтронном облучении (Е > 0.1 МэВ) и их влияния на физико-механические свойства ОЦК-сплавов V–4Ti–4Cr и V–10Ti–5Cr, легированных и нелегированных изотопами водорода (200 ppm). Насыщение водородом этих сплавов приводит к незначительным изменениям прочностных характеристик и пластичности. Облучение при 77 K приводит к существенному увеличению предела текучести и предела прочности этих сплавов и снижению пластичности. В процессе пострадиационного отжига при 130 K наблюдается стадия, связанная с миграцией межузельных атомов. При 290–320 K имеет место стадия возврата, связанная с образованием вакансионных кластеров. Стадия при 470 K связана с образованием примесно-вакансионных кластеров. Обсуждаются возможные механизмы радиационного упрочнения сплавов при облучении и последующем отжиге.

ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКОЙ И ДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ДЕФОРМИРУЕМОГО ДИНАМИЧЕСКОГО СПИРАЛЬНОГО МАГНИТНОГО ДОМЕНА

МАЛЬЦЕВ В.Н., НЕСТЕРЕНКО А.А.

В рамках феноменологической модели исследуется зависимость устойчивости спирального домена в переменном магнитном поле от допустимых деформаций формы домена. Допустимые деформации домена характеризуются некоторым набором свободных параметров из общего числа параметров, определяющих форму домена. Показано, что в данной модели можно установить возможные сценарии существования и исчезновения спирального домена, некоторые из которых реализуются в экспериментах. Также в рамках этой модели установлены факторы, определяющие “время жизни” спирального домена.

ОБРАЗОВАНИЕ ДЕФЕКТОВ В КАСКАДАХ СМЕЩЕНИЙ В МОЛИБДЕНЕ: МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕТОДОМ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИ

КУКСИН А.Ю., ЯНИЛКИН А.В.

В данной работе на основе метода молекулярной динамики исследуется процесс образования дефектов и их кластеров в столкновительных каскадах в молибдене. Получены результаты по числу образующихся дефектов, доли дефектов в кластерах и распределения кластеров по размеру. Исследуется их зависимость от энергии первично-выбитого атома и температуры материала. Проведено сопоставление с расчетами по программе SRIM и моделью NRT. Исследуется влияние отжига дефектов после развития каскада на число образующихся дефектов.

РАСЧЕТ ВЕРОЯТНОСТИ ЗАХВАТА ПОЗИТРОНА ВАКАНСИЕЙ МЕТАЛЛА И ОЦЕНКА ВАКАНСИОННОГО ВКЛАДА В РАБОТУ ВЫХОДА ЭЛЕКТРОНОВ И ПОЗИТРОНОВ

БАБИЧ А.В., ПОГОСОВ В.В., РЕВА В.И.

Выполнен расчет вероятности локализации позитронов в моновакансиях Al и Cu как функции энергии и температуры. Вакансия моделировалась полостью радиуса ячейки Вигнера–Зейтца в модели стабильного желе. Воспользовавшись “золотым” правилом переходов, получена формула скорости захвата вакансией позитрона как функции его энергии. Для термализованных позитронов скорость локализации вблизи тройной точки оказалась по порядку величины близкой к скорости аннигиляции. В рамках предложенных ранее нами моделей на примере Al продемонстрирован вклад вакансий в работу выхода электронов и позитронов. Рассмотрены физические ситуации, где вакансионный эффект может проявляться.

СТРУКТУРА И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АУСТЕНИТНОЙ АЗОТИСТОЙ СТАЛИ, ПОДВЕРГНУТОЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КОВКЕ

НАРКЕВИЧ Н.А., ТОЛМАЧЕВ А.И., ВЛАСОВ И.В., СУРИКОВА Н.С.

Методами электронной микроскопии и рентгеновской дифракции исследована азотистая сталь 07Х17АГ18 с аустенитной структурой после поверхностной деформационной обработки – ультразвуковой ковки (УЗК). В процессе УЗК аустенитная структура трансформируется в новую, содержащую повышенную концентрацию деформационных дефектов упаковки, множество деформационных микродвойников, кристаллы -мартенсита. В поверхностном слое отмечено уменьшение параметра решетки аустенита. Азотистая сталь после УЗК обладает повышенными прочностными свойствами при сохранении высокой пластичности.