Физика металлов и металловедение

СТРУКТУРА И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ, ПОДВЕРГНУТОЙ ИНТЕНСИВНОМУ ДЕФОРМАЦИОННОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ

ГОРКУНОВ Э.С., ЗАДВОРКИН С.М., ГОРУЛЕВА Л.С., МАКАРОВ А.В., ПЕЧЕРКИНА Н.Л.

Исследованы структура и механические свойства высокоуглеродистой эвтектоидной стали, подвергнутой холодной пластической деформации методом гидроэкструзии в широком диапазоне истинной деформации. Методами сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии показано, что при экструдировании в ферритной составляющей перлитной структуры стали происходит формирование ячеистых, фрагментированных и субмикрокристаллических структур. Это является следствием протекания динамического возврата, непрерывной динамической и постдинамической рекристаллизации, обусловливающих уменьшение плотности свободных дислокаций при истинной деформации более 1.62. Наблюдается также частичное растворение карбидной фазы. Установлено, что при истинной деформации до 0.81 прочностные свойства исследованной стали определяются в основном субзеренным, дислокационным и дисперсионным механизмами упрочнения, в интервале деформаций 0.81-1.62 возрастает роль зернограничного упрочнения. При деформациях свыше 1.62 превалирующий вклад в формирование уровня прочностных свойств экструдированной стали У8А дает зернограничный механизм упрочнения. При этом во всем диапазоне деформаций временное сопротивление и условный предел текучести однозначно коррелируют только с плотностью большеугловых границ, а зависимости прочностных характеристик от других структурных параметров немонотонны.

МИКРОСТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ЛИТЕЙНОЙ СТАЛИ МАРТЕНСИТНОГО КЛАССА ПОСЛЕ ПОЛЗУЧЕСТИ ПРИ 620°C

БОРИСОВА Ю.И., ДУДКО В.А., СКОРОБОГАТЫХ В.Н., ЩЕНКОВА И.А., КАЙБЫШЕВ Р.О.

Исследованы микроструктурные изменения в литейной стали 12Х10М1В1ФБР (Fe-0.11C-0.31Si- 0.89Mn-9.57Cr-0.66Ni-1.01Mo-1.00W-0.21V-0.06Nb-0.05Cu-0.05N в мас. %) после испытаний на длительную прочность при температуре 620°С при напряжениях в интервале от 120 до 160 МПа. При кратковременной ползучести (до 5000 ч) структура троостита отпуска и распределение частиц избыточных фаз меняется незначительно, за исключением выделения частиц фазы Лавеса размером ~ 100 нм по границам реек, блоков, пакетов и исходных аустенитных зерен. При долговременной ползучести (до 10000 ч) происходит частичная трансформация троостита отпуска в субзеренную структуру, что сопровождается уменьшением плотности дислокаций от 6.4 × 1014 до 3.1 × 1013 м-2 и связано с ростом размеров карбидов M23C6 от 105 до 150 нм и частиц фазы Лавеса до 380 нм, благодаря растворению этих частиц, расположенных по границам реек. При длительной ползучести средний размер частиц У(С,К) увеличивается от 45 до 64 нм, а частиц Nb(C, N) - от 48 до 87 нм, причем содержание N в обогащенных V карбонитридах и содержание V в обогащенных Nb частицах М(С, К) сильно уменьшается. Образование Z-фазы выявлено не было. Сочетание наночастиц М(С, К) с присутствием в твердом растворе обусловливает повышенную жаропрочность стали.

ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ И ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В БЫСТРОЗАКАЛЕННЫХ ИЗ РАСПЛАВА СПЛАВАХ НА ОСНОВЕ NI50TI32HF18, ЛЕГИРОВАННЫХ МЕДЬЮ, С ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫМ ЭФФЕКТОМ ПАМЯТИ ФОРМЫ

ПУШИН А.В., ПУШИН В.Г., КУРАНОВА Н.Н., КОУРОВ Н.И., КУНЦЕВИЧ Т.Э., МАКАРОВ В.В., УКСУСНИКОВ А.Н.

Используя методы трансмиссионной и сканирующей электронной микроскопии и химического микроанализа, дифракции электронов и рентгеновских лучей, было выполнено сравнительное изучение структуры, химического и фазового состава тонких лент четырех квазибинарных сплавов Ni50Ti32Hf18, Ni45Ti32Hf18Cu5, Ni35Ti32Hf18Cu15 и Ni25Ti32Hf18Cu25, полученных в аморфизированном состоянии сверхбыстрой закалкой струи расплава спиннингованием. По данным температурных зависимостей электросопротивления определены критические температуры расстекловывания и мартенситного превращения B2 ↔ B19' в сплавах. Выявлены особенности формирования ультрамелкозернистой структуры при расстекловывании и фазовых превращений в зависимости от режимов термообработки и химического состава сплавов (концентрации атомов меди).

ОЦЕНКА ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТОЙ ХРОМОНИКЕЛЬМОЛИБДЕНОВОЙ СТАЛИ НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗЛОМОВ, МИКРОСТРУКТУРЫ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

ВОРОБЬЕВ Р.А., ДУБИНСКИЙ В.Н., ЕВСТИФЕЕВА В.В.

Проводилась оценка трещиностойкости закаленной и отпущенной (при разных температурах) стали 38ХН3МФА-Ш (34NiCrMoV14-5, 35NiCrMoV12-5) на основе комплексного исследования изломов, микроструктуры и физико-механических свойств. При повышении температуры отпуска от 200 до 620°С происходит монотонный рост коэффициента интенсивности напряжений в вершине трещины К1С; это указывает на то, что К1С является структурно - чувствительным параметром и зависит от микро- и субструктуры, от механизма разрушения, который реализуется в данных структурных состояниях, от уровня внутренних напряжений, от наличия микродефектов и микротрещин. Установлена линейная корреляционная зависимость коэффициента К1С и скорости поперечной волны Vпопер. Полученные результаты показывают возможность оперативно оценивать трещиностойкость термоупрочненной стали акустическим методом, не прибегая к трудоемким механическим испытаниям и расчетам К1С.

АНТИКОРРОЗИОННЫЕ СВОЙСТВА ТЕКСТУРОВАННЫХ ЛЕНТ-ПОДЛОЖЕК ИЗ БИНАРНЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ МЕДИ

ХЛЕБНИКОВА Ю.В., СУАРИДЗЕ Т.Р., РОДИОНОВ Д.П., ЕГОРОВА Л.Ю., ГЕРВАСЬЕВА И.В., ГУЛЯЕВА Р.И.

Методом термогравиметрии исследована склонность ряда бинарных сплавов на основе меди к окислению. Установлено, что ленты-подложки из сплавов Cu-Ni, Cu-0.4% Cr и Cu-1.6% Fe, помимо совершенной кубической текстуры и высоких прочностных свойств, обладают лучшими антикоррозионными свойствами при температуре нанесения эпитаксиальных слоев (700°С), чем ленты из чистой меди. В сплавах, содержащих дисперсные частицы второй фазы, стойкость к окислению снижается обратно пропорционально размеру частиц. Лента из сплава Си-0.6% V, в которой частицы ванадия достигают размеров нескольких микрон, оказалась даже менее стойкой к окислению, чем медная лента, поэтому не может быть использована для нанесения функциональных слоев при повышенных температурах.

ВЫСОКОЭНТРОПИЙНЫЕ СПЛАВЫ - ЭЛЕКТРОННАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ - ФАЗОВЫЙ СОСТАВ - ПАРАМЕТР РЕШЕТКИ - СВОЙСТВА

ГОРБАНЬ В.Ф., КРАПИВКА Н.А., ФИРСТОВ С.А.

Анализ более 200 полученных высокоэнтропийных сплавов (ВЭС) позволил установить взаимосвязь между электронной концентрацией, фазовым составом, параметром решетки и свойствами твердых растворов на основе ОЦК-, ГЦК-решетки. Выявлены основные условия появления высокоэнтропийных химических соединений - фазы Лавеса, σ- и μ-фаз. Для образования 100%-ной высокоэнтропийной σ-фазы необходимым условием является то, что все элементы, входящие в состав ВЭС, должны образовывать σ-фазу в двухкомпонентных сплавах в различном сочетании, а также электронная концентрация сплава должна находится в пределах 6.7-7.3 эл./ат. Для образования 100%-ной высокоэнтропийной фазы Лавеса необходимо наличие: суммарной отрицательной энтальпии смешения сплава на уровне -7 кДж/моль и ниже; пары с отличием в размерах атомов более 12%; присутствие в сплаве двух элементов с энтальпией смешения меньше -30 кДж/моль, усредненная электронная концентрация должна находиться в области 6-7 эл./ат. Показано, что отношения параметров решеток твердорастворных ВЭС, определенных в эксперименте, к параметру решетки самого тугоплавкого металла в ВЭС определяют величину модуля упругости.

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА СПЛАВОВ ГЕЙСЛЕРА CO2TIGE И CO2TISN

ШРЕДЕР Е.И., МАХНЕВ А.А., ЛУКОЯНОВ А.В., СУРЕШ К.Г.

Изучена частотная зависимость действительной ε1(ω) и мнимой ε2(ω) частей комплексной диэлектрической проницаемости сплавов Гейслера Co2TiGe и Co2TiSn в спектральном диапазоне 0.1-5 эВ. Установлено, что межзонные переходы электронов играют доминирующую роль в формировании оптических свойств сплавов. Обнаружено аномальное поведение оптических свойств в ИК-области спектра - отсутствие друдевской составляющей оптической проводимости σ(ω). Результаты исследований обсуждаются на основе выполненных расчетов электронной структуры сплавов.

ВЫСОКОЭНЕРГОЕМКИЕ МАГНИТЫ (ND, DY)-(FE, CO)-B С ПОНИЖЕННЫМ ТЕМПЕРАТУРНЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ИНДУКЦИИ

ПОПОВ А.Г., КОЛОДКИН Д.А., ГАВИКО В.С., ВАСИЛЕНКО Д.Ю., ШИТОВ А.В., ВЛАСЮГА А.В., ГОВОРКОВ М.Ю., БРАТУШЕВ Д.Ю.

Получены высокоэнергоемкие постоянные магниты с пониженным температурным коэффициентом индукции α на основе системы (Nd, Dy)-(Fe, Co)-B, используя преимущества метода “strip casting” и низкокислородной технологии. Исследованы микроструктура и температурные зависимости магнитных свойств спеченных магнитов из серии сплавов (Nd1 - xDyx)13.9(Fe1 - yCoy)79.8Cu0.1Ga0.1B6.1 с 0.20 ≤ x ≤ 0.25 и 0 ≤ y ≤ 0.20. Увеличение y от 0 до 0.20 сопровождается увеличением температуры Кюри от 327 до 492°С, что способствует снижению абсолютного значения α от 0.099 до 0.060%/°С соответственно. Из сплава (Nd0.75Dy0.25)13.9(Fe0.85Co0.15)79.8Cu0.1 Ga0.1B6.1 получены магниты с содержанием кислорода не более 2500 ppm, которые при температуре 140°С имели следующие гистерезисные характеристики: Br ≥ 11.3 кГс, Hc ≥ 8 кЭ и (BH)max ≥ 30 МГсЭ при α ≤ |-0.07%/°С|.

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА, ТЕРМИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ МАГНИТОМЯГКОГО СПЛАВА (FE0.7CO0.3)88HF4MO2ZR1B4CU1, НАНОКРИСТАЛЛИЗОВАННОГО В ПРИСУТСТВИИ ПЕРЕМЕННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ

ДМИТРИЕВА Н.В., ЛУКШИНА В.А., ВОЛКОВА Е.Г., ФИЛИППОВ Б.Н., ПОТАПОВ А.П.

С целью разработки материалов для высокотемпературного применения (500-600°С) с оптимальными магнитными свойствами исследованы магнитные и структурные свойства нанокристаллического сплава (Fe0.7Co0.3)88Hf4Mo2Zr1B4Cu1. Сплав был подвергнут нанокристаллизующему отжигу (НО) при 620°С в присутствии переменного магнитного поля (ТМО). Изучено влияние продолжительности НО и величины амплитудного значения Намп переменного магнитного поля на магнитные свойства сплава и их термическую стабильность. Установлено, что ТМО, проводимая при 620°С, наиболее эффективна после выдержки 20 мин. Наблюдается уменьшение коэрцитивной силы и увеличение остаточной намагниченности. Увеличение времени выдержки ТМО от 20 мин до 4 ч снижает эффективность обработки. Показано, что ТМО, проведенная при 620°С в течение 2 ч с Намп = 9 кА/м, приводит к наименьшим изменениям магнитных свойств сплава после последующей выдержки при температуре 550°С в течение 30 ч. Однако такая обработка не обеспечивает термической стабильности его магнитных свойств при 550°С, достигнутой ранее после нанокристаллизации сплава при 620°С 20 мин в присутствии растягивающих напряжений (250 МПа).

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛЕНОК YBA2CU3OY, НАПЫЛЕННЫХ НА ПОДЛОЖКУ ИЗ АМОРФНОГО КВАРЦА С БУФЕРНЫМ СЛОЕМ ПЛАТИНЫ

БЛИНОВА Ю.В., СНИГИРЕВ О.В., ПОРОХОВ Н.В., ЕВЛАШИН С.А.

Приведены результаты исследования методами рентгенографии и сканирующей электронной микроскопии композитных материалов, состоящих из пленок YBa2Cu3Oy, напыленных с использованием различных режимов на подложку из аморфного кварца с буферным слоем платины.

ВЛИЯНИЕ ИНТЕРКАЛИРОВАНИЯ ВОДОРОДА НА КРИТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ YBA2CU3OY

БОБЫЛЕВ И.Б., ГЕРАСИМОВ Е.Г., ЗЮЗЕВА Н.А., ТЕРЕНТЬЕВ П.Б.

Исследовано влияние гидрирования при 1 = 150 и 200°С на электрофизические свойства высокотекстурированной керамики YBa2Cu3Oy с различным содержанием кислорода. Гидрирование, как и гидратирование, приводит к их ухудшению. Однако у гидрированных при 1 = 150°С образцов с высоким содержанием кислорода (у = 6.96) после окисления (400°С) или восстановительного отжига (930°С) с последующим окислением плотность критического тока и значения первого критического поля увеличиваются по сравнению с исходным состоянием. Улучшение свойств происходит, в основном, в магнитном поле, приложенном перпендикулярно оси с. Как и при гидратировании, это связано с образованием планарных дефектов в ходе низкотемпературного отжига. Кроме того, в процессе гидрирования происходит частичное восстановление меди с образованием микровключений Cu2O и других продуктов химического разложения, которые являются дополнительными центрами пиннинга магнитных вихрей.

КОРРЕЛЯЦИОННАЯ ФУНКЦИЯ ОДНОМЕРНОЙ МОДЕЛИ ИЗИНГА СО СПИНОМ S = 1

ПРОШКИН А.И., ПОНОМАРЕВА Т.Ю., МЕНЬШИХ И.А., ЗАРУБИН А.В., КАССАН-ОГЛЫ Ф.А.

В рамках одномерной модели Изинга исследовано температурное поведение фурье образа спинспиновой корреляционной функции с учетом взаимодействия между ближайшими соседями при различных знаках обменных взаимодействий /, магнитного поля Н и спина s. Показано, что в антиферромагнитной модели во фрустрационном поле корреляционная функция имеет плавный максимум и не переходит в дельта функцию при стремлении температуры к нулю, что свидетельствует об отсутствии упорядочения в системе.