Физика металлов и металловедение

СТРУКТУРА, МАГНИТОСТАТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И СВЧ-ХАРАКТЕРИСТИКИ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МЕХАНОАКТИВИРОВАННЫХ ПОРОШКОВ FE И FE–SI

ЕЛСУКОВ Е.П., РОЗАНОВ К.Н., ЛОМАЕВА С.Ф., ОСИПОВ А.В., ПЕТРОВ Д.А., СУРНИН Д.В., ЧУЛКИНА А.А., ШУРАВИН А.С.

В работе изучено влияние химического состава, структурных и морфологических особенностей порошков Fe и сплава Fe87Si13, измельченных в инертной среде – Ar и 3% растворе олеиновой кислоты в гептане – Г + ОК, на магнитостатические и СВЧ-свойства. Независимо от среды измельчения все образцы являются нанокристаллическими. Частицы порошка для случая Ar имеют камневидную форму, в то время как в случае Г + ОК – пластинчатую (чешуйчатую). Влияние формы частиц проявилось в процессах намагничивания, в качественном и количественном виде частотных зависимостей диэлектрических и магнитных проницаемостей в диапазоне частот от 0.1 до 3 ГГц.

ИНТЕНСИВНАЯ ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ БЫСТРОЗАКАЛЕННОГО СПЛАВА ND9FE85B6

ПОПОВ А.Г., ГАВИКО В.С., ЩЕГОЛЕВА Н.Н., ШРЕДЕР Л.А., СТОЛЯРОВ В.В., ГУНДЕРОВ Д.В., ЖАН Х.Ю., ЛИ В., ЛИ Л.Л.

Исследовано влияние интенсивной пластической деформации кручением (ИПДК) при комнатной температуре и последующего отжига на магнитные свойства и структурные превращения в быстрозакаленном сплаве (БЗС) Nd9Fe85B6. Деформации подвергались ленты БЗС в трех структурных состояниях: нанокристаллическом, аморфно-нанокристаллическом и квазиаморфном. Под воздействием ИПДК в нанокристаллическом БЗС часть фазы Nd2Fe14B распадалась на аморфную фазу и нанокристаллы -Fe. Деформация сплава в квазиаморфном состоянии приводила также к выделению большого количества нанокристаллов -Fe, при этом аморфная матрица обеднялась железом. В аморфно-нанокристаллическом БЗС в процессе ИПДК происходили оба структурных превращения. Отжиг деформированных образцов при температуре выше 500°С восстанавливал двухфазное нанокристаллическое состояние (Nd2Fe14B и -Fe), что сопровождалось повышением магнитных гистерезисных свойств. Обнаружено, что ИПДК подавляет возникновение неравновесных магнитомягких фаз NdFe7 и Nd2Fe23B3, появляющихся при отжиге аморфного БЗС, и это способствует формированию оптимальной нанокристаллической структуры композитного материала -Fe/Nd2Fe14B и повышению его магнитных гистерезисных свойств за счет усиления эффекта межзеренного обменного взаимодействия. Методом ИПДК быстрозакаленного сплава Nd9Fe85B6 с применением последующего отжига получены компактные микромагниты диаметром 6–15 мм и толщиной 0.2 мм со следующими характеристиками: Br = 11.4 кГс; Hc = 5.4 кЭ и (BH)max = 17.1 МГсЭ.

АНОМАЛЬНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ ПРИ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДАХ ВТОРОГО РОДА С УЧЕТОМ ЭФФЕКТОВ РЕЛАКСАЦИИ

ПРУДНИКОВ П.В., ПРУДНИКОВ В.В., НОСИХИН Е.А.

Осуществлено теоретико-полевое описание динамических эффектов распространения акустических волн в твердых телах при фазовых переходах. Обсуждается влияние дефектов структуры на критическое поглощение ультразвука в изингоподобных трехмерных системах. Проведен расчет коэффициента поглощения и скейлинговой функции в двухпетлевом приближении для однородной и неупорядоченной систем с учетом как флуктуационного, так и релаксационного механизмов поглощения.

ФАЗОВЫЕ И СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В AL–CR–ZR СПЛАВЕ ПОСЛЕ БЫСТРОЙ ЗАКАЛКИ РАСПЛАВА И СДВИГА ПОД ДАВЛЕНИЕМ

БРОДОВА И.Г., ШИРИНКИНА И.Г., АНТОНОВА О.В.

Изучено влияние степени деформации при сдвиге под высоким квазигидростатическом давлении на особенности формирования аномально-пересыщенных твердых растворов и ультрамикрокристаллической (УМК) структуры в тройном Al–Cr–Zr сплаве. Исследованы особенности растворения алюминидов в трехфазном сплаве. Изучено поведение деформированного материала при отжиге. Показано, что, благодаря распаду твердого раствора, он обладает высокой термической стабильностью до 300°C и высокой (в 2 раза) микротвердостью до 1.2 ГПа.

ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ УРОВЕНЬ ПРЕДЕЛА ТЕКУЧЕСТИ И ВОЗВРАТ ПЛОЩАДКИ ТЕКУЧЕСТИ В НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ ФЕРРИТО-МАРТЕНСИТНЫХ СТАЛЯХ

ФОНШТЕЙН Н., КАПУСТИН М., ПОТТОРЕ Н., ГУПТА И., ЯКУБОВСКИЙ О.

Представлены результаты лабораторных исследований сталей с различным содержанием углерода и легирующих элементов после контролируемого охлаждения из двухфазной области и завершающего низкотемпературного отпуска. Показано, что отношение предела текучести к пределу прочности двухфазных сталей, как и возврат площадки текучести, зависят от объемной доли мартенсита, температуры мартенситного превращения аустенитной составляющей, закалочных напряжений, концентрации углерода в феррите и температуры завершающего отпуска.

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ СВОЙСТВА УПОРЯДОЧИВАЮЩЕГОСЯ СПЛАВА CU3PD

КОУРОВ Н.И., МАРЧЕНКОВ В.В., ПУШИН В.Г., БУЙНОВА Л.Н., ВЕБЕР Х.В.

Исследовано влияние атомного упорядочения на транспортные свойства сплава Cu3Pd в области низких температур (T < 70 K) и сильных магнитных полей (H 150 кЭ). На температурной зависимости электросопротивления при разупорядочении сплава обнаружен минимум при T 10 K. Эффект Холла имеет отрицательный знак. Магнитосопротивление, наоборот, является положительным, при этом продольный эффект составляет 50 от поперечного.

ПОЛЯ АТОМНЫХ СМЕЩЕНИЙ В КРИСТАЛЛАХ НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ СПЛАВОВ ХН35ВТ И ХН35ВТЮ

БАРАНОВ М.А., ДУБОВ Е.А.

Вследствие несимметричного локального окружения каждого из атомов в кристалле неупорядоченного сплава его равновесное состояние сопровождается смещениями атомов из положений узлов идеальной решетки. С использованием оригинальных межатомных потенциалов построены поля атомных смещений в модельных сплавах (типа Fe – 35%Ni – 15%Cr – 3%W – 2%Ti) и близких по составу к ХН35ВТ и ХН35ВТЮ. Показано, что в зависимости от состава сплава возможно предсказание степени искаженности решетки его неупорядоченной фазы и, следовательно, прогнозирование механических свойств.

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА, ТЕМПЕРАТУРНО-ВРЕМЕННАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ СВОЙСТВ АМОРФНЫХ И НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА И КОБАЛЬТА С ДЕСТАБИЛИЗИРОВАННОЙ ДОМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ

ШУЛИКА В.В., ПОТАПОВ А.П., НОСКОВА Н.И.

Исследованы магнитные свойства аморфных и нанокристаллических сплавов с магнитострикцей насыщения, близкой к нулю, с дестабилизированной магнитной доменной структурой. Изучено изменение магнитных характеристик после двух обработок, приводящих к дестабилизации доменной структуры: термомагнитной обработки в высокочастотном магнитном поле 80 кГц и закалки в воде. Показано, что дестабилизация как первым, так и вторым способом значительно улучшает магнитные свойства аморфных сплавов. Однако при закалке аморфного сплава наблюдается температурно-временная нестабильность магнитных свойств. Закалка в воде исследуемых нанокристаллических сплавов приводит к ухудшению магнитных свойств.

ИЗМЕНЕНИЕ ФАЗОВОГО И СТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ СВЕРХПЛАСТИЧНОЙ ЭВТЕКТИКИ ОЛОВО–СВИНЕЦ В УСЛОВИЯХ ДЕЙСТВИЯ ВНЕШНИХ СЖИМАЮЩИХ НАПРЯЖЕНИЙ

КОРШАК В.Ф., САМСОНИК А.Л.

Изучены изменения фазового и структурного состояния сверхпластичного сплава Pb–62%Sn в условиях предварительного деформирования путем обжатия на гидравлическом прессе на 70–75%. Выполнены рентгенодифрактометрические и электронно-микроскопические исследования сплава в литом, обжатом и состаренном состояниях. Впервые обнаружено, что предварительная пластическая деформация путем обжатия не только измельчает структуру, но и изменяет фазовое состояние сплава в связи с перераспределением компонентов в направлении действия внешних сжимающих напряжений, которое при этом происходит.

ФОРМИРОВАНИЕ ТЕКСТУРНОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ В СПЛАВЕ ZN – 1.1%AL ПРИ СВЕРХПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ

ШЕЙХ-АЛИ А.Д.

Сплав Zn – 1.1%Al, обладающий сильной текстурой прокатки, был испытан в условиях сверхпластичности. Образцы были вырезаны из листа толщиной 5 мм под углом 20° к плоскости листа. В исходном состоянии материал характеризовался отсутствием градиента текстуры по толщине образца. Деформация привела к существенному ослаблению текстурных максимумов внутри листа и их сохранению на поверхности. Оценка внутризеренного скольжения выявила большую величину вклада внутризеренного скольжения в глубинных слоях, и меньшую величину на поверхности листа. Обнаруженный эффект объяснен различными условиями аккомодации зернограничного проскальзывания на поверхности и внутри листа.

АНАЛИЗ ДЕФОРМАЦИОННОГО ПОВЕДЕНИЯ МЕДИ, ПОДВЕРГНУТОЙ РАВНОКАНАЛЬНО-УГЛОВОМУ ПРЕССОВАНИЮ И ПОСЛЕДУЮЩЕМУ РАСТЯЖЕНИЮ

АЛЕКСАНДРОВ И.В., ЧЕМБАРИСОВА Р.Г., СИТДИКОВ В.Д., РААБ Г.И., КАЗЫХАНОВ В.У.

В настоящем исследовании 3D-версия дислокационной модели, разработанной Эстриным–Тотом, была модернизирована и применена для анализа деформационного поведения чистой меди, подвергнутой равноканально-угловому прессованию (РКУП) вплоть до восьмого прохода по маршрутам BC и C. В результате проанализированы особенности и характер деформационного поведения, механизмы деформации, ответственные за формирующуюся структуру ультрамелкозернистой (УМЗ) меди, установлена взаимосвязь между структурой и наблюдающимися особенностями деформационного поведения меди, подвергнутой интенсивной пластической деформации (ИПД). Показано, что модель адекватно отражает происходящие микроструктурные изменения и позволяет получать новую информацию об особенностях процессов ИПД. В частности, в результате проведенного моделирования удалось оценить плотность зернограничных дислокаций.

РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНОЙ СТРУКТУРЫ ЧИСТОГО ЖЕЛЕЗА, СФОРМИРОВАННОЙ НА РАЗНЫХ СТАДИЯХ ДЕФОРМАЦИОННОГО НАКЛЕПА

ВОРОНОВА Л.М., ДЕГТЯРЕВ М.В., ЧАЩУХИНА Т.И.

Исследован рост зерна при нагреве чистого однофазного железа с ультрадисперсной структурой различного типа в условиях, исключающих торможение атомами примеси или дисперсными частицами. Скорость роста принципиально зависит от типа границ, сформированных в этой структуре при предварительной обработке, что определяет различную кинетику первичной рекристаллизации. Термическая стабильность субмикрокристаллической (СМК) структуры повышается с увеличением степени деформации. В отличие от материалов с примесным и карбидным торможением, в чистом железе промежуточный отжиг СМК-структуры, приводящий при низкотемпературной рекристаллизации к формированию сотовой структуры, не влияет на термическую стабильность. Обнаружено образование термически активированных зародышей рекристаллизации при нагреве железа с однородной изотропной СМК-структурой при температуре начала рекристаллизации умеренно деформированного железа. Образование сотовой структуры не дает существенного снижения накопленной энергии деформации, и при дальнейшем нагреве образуются термически активируемые зародыши рекристаллизации.

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ ТРЕЩИН В БИКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ НАНОПРОВОЛОКЕ НИКЕЛЯ, СОДЕРЖАЩЕЙ КЛИНОВУЮ ДИСКЛИНАЦИЮ

НАЗАРОВ А.А., ВУ М.С., ДЖОУ К.

Методом компьютерного моделирования исследовано формирование трещин в бикристаллической нанопроволоке Ni с радиусом 16 нм, содержащей на оси отрицательную клиновую дисклинацию. Обнаружено, что при мощности дисклинации, превышающей критическое значение, примерно равной 17°, в области ядра дисклинации образуется трещина, представляющая собой асимметричный двусторонний клин, вытянутый вдоль границы зерен. Равновесная длина трещины увеличивается с увеличением мощности дисклинации. Дисклинации мощностью ниже критической могут существовать в нанокристаллах, полученных компактированием нанопорошков, и в значительной степени определять их свойства

НАКОПЛЕНИЕ И ДИФФУЗИЯ РАДИОГЕННОГО ГЕЛИЯ В БЕРИЛЛИИ

ЧАКИН В.П., БЕЛОЗЕРОВ С.В., ПОСЕВИН А.О.

Проведены исследования процесса накопления радиогенного изотопа гелия 4 в бериллии, его диффузионных характеристик и микроструктуры бериллия после облучения при температурах 70°С и 200°С в области флюенсов нейтронов (1.0–13.3) ? 1022 см-2 (E > 0.1 МэВ). Получены экспериментальные результаты содержания радиогенного гелия в бериллии после облучения и последующих изотермических отжигов в течение 1 ч в интервале температур 700–1200°С. Накопление гелия соответствует линейной зависимости до флюенса нейтронов 6 ? 1022 см-2 (E > 0.1 МэВ), в области флюенсов от 6 ? 1022 см-2 до 13 ? 1022 см-2 (E > 0.1 МэВ) происходит отклонение от линейной зависимости в сторону снижения темпа его накопления. Диффузия радиогенного гелия в бериллии при температурах облучения 70–200°С низка, интенсивная диффузия и дегазация гелия начинаются с температуры отжига 700°С. При температурах отжига 1100–1200°С практически весь гелий уходит из облученного бериллия.

РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ ДИОКСИДА ВАНАДИЯ VO2 В МОНОКЛИННОЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ФАЗЕ M1 МЕТОДОМ ОБОБЩЕННОГО ПЕРЕХОДНОГО СОСТОЯНИЯ

КОЖЕВНИКОВ А.В., АНИСИМОВ В.И., КОРОТИН М.А.

Известно, что основное состояние диоксида ванадия в низкотемпературной моноклинной фазе M1 является немагнитным диэлектриком. Расчеты в приближении локальной плотности LDA предсказывают металлическое немагнитное состояние, а расчеты в приближении LDA + U – локальной плотности с явным учетом одноузельных кулоновских корреляций U – диэлектрическое антиферромагнитное состояние. В рамках метода обобщенного переходного состояния впервые воспроизведено немагнитное диэлектрическое состояние VO2 в фазе M1 с величиной зонной щели в 0.3 эВ.