Физика металлов и металловедение

ОБЪЕМНАЯ ДИФФУЗИЯ ЖЕЛЕЗА В МЕДИ

ПРОКОШКИНА Д.С., РОДИН А.О., ЕСИН В.А.

Методом микрорентгено-спектрального анализа (МРСА) определена температурная зависимость коэффициента объемной диффузии железа в меди в интервале температур от 923 до 1273 К, DFe=0.03 ? 10-4exp , м2. Полученные результаты отличаются от параметров объемной диффузии, определенных методом радиоактивных изотопов: энергия активации меньше на 30 кДж/моль, предэкспоненциальный множитель меньше приблизительно в 50 раз. Учет отклонения от идеальности используемых растворов не позволяет объяснить полученные расхождения.

НЕЙТРОНОГРАФИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АТОМНЫХ СМЕЩЕНИЙ В СПЛАВАХ -PU GA ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ САМООБЛУЧЕНИИ

БЛАНТЕР М.С., ГЛАЗКОВ В.П., ЛАУШКИН А.В., ОРЛОВ В.К., СОМЕНКОВ В.А., ШУШУНОВ М.Н.

Самооблучение сплава Pu–Ga исследовано методом дифракции нейтронов с определением кристаллической структуры и среднеквадратичных атомных смещений u2 (по фактору Дебая–Валлера). Исследование проводили при комнатной температуре на образце с ГЦК-структурой, изготовленном на основе слабо поглощающего нейтроны изотопа Pu242, в который был добавлен для ускорения процессов самооблучения быстрораспадающийся изотоп Pu238 (1.4 ат. %), что ускорило процессы старения в 4 раза и позволило достичь максимального эквивалентного времени самооблучения 23.5 года. Во всем этом временном интервале сохраняется ГЦК-структура. Исследование малоуглового рассеяния нейтронов показало, что в образце имеются также выделения с размером частиц порядка сотен микрометров, которые не изменяются в процессе старения. Изменение u2 (за счет статических смещений) происходит в две стадии: относительно быстрый рост (примерно на 50%) в первые 5–6 эквивалентных лет самооблучения и медленный спад в течение 6–23 эквивалентных года почти до значения, превышающего исходное на 20. Последняя стадия может быть объяснена стоком непрерывно образующихся точечных дефектов на накапливающиеся со временем гелиевые пузырьки и дислокационные петли. Экстраполяция этого спада u2 на большие времена старения показывает, что, если не сменится со временем механизм накопления и стока точечных дефектов, образовавшийся на первой стадии самооблучения, прирост u2 исчезнет примерно к 50 годам эквивалентного времени самооблучения.

ТВЕРДОФАЗНЫЕ РЕАКЦИИ ПРИ МЕХАНИЧЕСКОМ СПЛАВЛЕНИИ БИНАРНОЙ СМЕСИ СОСТАВА FE32AL68

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

Методами рентгеновской дифракции, мессбауэровской спектроскопии и оже-спектрометрии изучена последовательность твердофазных реакций при механическом сплавлении смесей порошков Al и Fe в атомном соотношении 68 : 32. При формировании нанокристаллического состояния (<10 нм) осуществляется взаимное проникновение атомов Al в Fe и атомов Fe в Al. Скорость расходования ГЦК-Al существенно выше скорости расходования ОЦК-Fe. Обнаружен двухстадийный процесс МС. На первой стадии в ГЦК-Al растворяется до 2 ат. % Fe и формируется в интерфейсах аморфная фаза состава Fe25Al75 в количестве 70 ат. % при завершении начальной стадии. В интерфейсах -Fe формируется разупорядоченная ОЦК-фаза состава Fe66Al34, в интерфейсах которой обнаружены сегрегации Al в количестве 12 ат. %. На второй стадии аморфная фаза кристаллизуется в орторомбический интерметаллид Fe2Al5. Остаточное -Fe, ОЦК-Fe66Al34 и сегрегированный Al формируют ОЦК-фазу состава Fe35Al65.

ВЛИЯНИЕ БАРИЧЕСКОГО ФАЗОВОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ НА ФОРМИРОВАНИЕ СУБМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ И НИЗКОТЕМПЕРАТУРНУЮ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЮ В СТАЛИ 4Х14Н14В2М

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

Исследована эволюция структуры стали 4Х14Н14В2М при деформации под давлением выше и ниже порогового значения инициации барического -превращения. Показано, что протекание фазового превращения при деформации под давлением замедляет измельчение и препятствует формированию однородной субмикрокристаллической структуры. При последующем нагреве в тех областях, где субмикрокристаллическая структура не сформировалась из-за -превращения, низкотемпературная рекристаллизация не развивается.

КИНЕТИКА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ МЕТАСТАБИЛЬНОГО ПОЛИТИПА ЦЕРИЯ ПРИ ЗАКАЛКЕ ИЗ ЖИДКОГО СОСТОЯНИЯ

ЛЫСЕНКО А.Б., КОСИНСКАЯ О.Л., БОРИСОВА Г.В., КАЛИНИНА Т.В.

С использованием математической модели неравновесной кристаллизации полиморфных металлов с узкой областью устойчивости высокотемпературной модификации выполнен численный анализ кинетики формирования метастабильного политипа церия ( -Ce), который фиксируется закалкой из жидкого состояния со скоростями охлаждения более 105 К с-1. Достигнуто согласие расчетных данных с результатами рентгенофазового анализа быстрозакаленных фольг при физически корректном значении параметра модели, имеющего смысл степени метастабильности -Ce.

МОДЕЛЬ МАРТЕНСИТНОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ В2 R В СПЛАВАХ С В2-СВЕРХСТРУКТУРОЙ

ЗОЛОТУХИН Ю.С., ЛОТКОВ А.И., КЛОПОТОВ А.А., ГРИШКОВ В.Н.

Рассмотрены возможные структурные превращения В2 R через промежуточную структуру R0 с пространственной группой D . Вычислены подгруппы с гексагональной решеткой группы D связанные с нарушением симметрии структуры R0 смещениями атомов с волновыми векторами, принадлежащими двухлучевой звезде K ={k = (b + b ), k = -k }, где b , b – векторы обратной решетки гексагональной системы. Предложена кристаллографическая модель возможных превращений В2-структуры в R-мартенсит, характеризуемая единственным для всех превращений параметром порядка.

РАДИАЦИОННО-АМОРФИЗОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ БЫСТРОЗАКАЛЕННЫХ СПЛАВОВ R12FE82B6 (R = ND, ER)

ТЕПЛЫХ А.Е., ЧУКАЛКИН Ю.Г., БОГДАНОВ С.Г., СКРЯБИН Ю.Н., КУДРЕВАТЫХ Н.В., АНДРЕЕВ С.В., ВОЛЕГОВ А.С., КОЗЛОВ А.И., ЧОЙ Е., ПИРОГОВ А.Н.

Методом спиннингования расплава получены быстрозакаленные сплавы (БЗС) состава R12Fe82B6 (R = Nd, Er). Исследованы их магнитные свойства, структура и фазовый состав до, и после облучения быстрыми нейтронами флюенсом 1.2 ? 1020 н/см-2. До облучения, при 295 К в БЗС присутствует в основном фаза типа Nd2Fe14B (пространственная группа P42/mnm). Эта фаза в сплаве Nd12Fe82B6 обладает ферромагнитным типом магнитной структуры с магнитными моментами ионов Nd и Fe, ориентированными параллельно оси с, тогда как для БЗС Er12Fe82B6 в фазе Er2Fe14B реализуется ферримагнитный тип упорядочения магнитных моментов Еr и Fe параллельно базисной плоскости. В результате облучения оба БЗС перешли из кристаллического состояния в аморфное. Ферро- и ферримагнитный типы порядков в них сохранились, но температура Кюри понизилась на 100 К в сплаве с Nd и на 200 К в сплаве с Еr. Спонтанная намагниченность облученных БЗС при 5 К примерно равна их намагниченности в кристаллическом состоянии, а их коэрцитивная сила, на два порядка меньше, чем она была до облучения. Наблюдаемые эффекты объясняются дисперсией обменных взаимодействий Fe–Fe, возникающих как следствие дисперсии межатомных расстояний в аморфном состоянии.

МОДИФИЦИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ НИКЕЛИДА ТИТАНА ПОСРЕДСТВОМ ФРИКЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ И ПОСЛЕДУЮЩЕГО НАГРЕВА В ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ

КОРШУНОВ Л.Г., ПУШИН В.Г., ЧЕРНЕНКО Н.Л.

Исследовано влияние комбинированной обработки, включающей интенсивную пластическую деформацию в условиях сухого трения скольжения и нагрев в воздушной среде до температур 300–480°С (выдержка 1 ч), на структуру и износостойкость поверхностного слоя сплава Ti49.4Ni50.6. Показано, что используемая фрикционная обработка приводит к формированию в поверхностном слое толщиной до 10 мкм сплава Ti49.4Ni50.6 аморфно-нанокристаллической структуры. Нагрев до 300°С вызывает полную кристаллизацию аморфной фазы, вследствие чего структура деформированного поверхностного слоя сплава становится однофазной, состоящей из нанокристаллов В2-фазы. При 400°С в деформированном поверхностном слое сплава возникает нанокристаллическая оксидная фаза (TiO2), количество которой составляет десятки объемных %. Размеры кристаллов В2-фазы и окисла TiO2 лежат в интервале 1–50 нм. Сформированная двухфазная В2 + TiO2 нанокристаллическая структура расположена непосредственно под окисной пленкой TiO2, имеющей толщину менее 1 мкм. При увеличении температуры нагрева до 480°С анализируемый деформированный поверхностный слой сплава Ti49.4Ni50.6 сохраняет нанокристаллическую двухфазную В2 + TiO2 структуру, однако наблюдается рост количества оксидной фазы и снижение микротвердости рассматриваемой структуры. Наличие двухфазного (В2 + TiO2) нанокристаллического поверхностного слоя в ряде случаев (температуры нагрева 430 и 450°С) обусловливает заметное (до 25) повышение сопротивления сплава Ti49.4Ni50.6 адгезионному изнашиванию при трении скольжения в паре со сталью 40Х13.

ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ ГАДФИЛЬДА ПОСЛЕ КРУЧЕНИЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ И ПОСЛЕДУЮЩИХ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ОТЖИГОВ

ТУКЕЕВА М.С., МЕЛЬНИКОВ Е.В., МАЙЕР Г.Ю., АСТАФУРОВА Е.Г.

Изучены механизмы фрагментации структуры и упрочнение монокристаллов стали Гадфильда после теплого кручения под гидростатическим давлением (КГД) и последующих отжигов в интервале температур 400–800°C. Множественное двойникование и ультрадисперсные карбиды, образующиеся после КГД при температуре 400°C (Р = 5 ГПа), способствуют быстрой фрагментации микроструктуры, обуславливают высокие механические свойства стали после КГД и термическую стабильность микроструктуры до температуры отжига 500°C.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОДУКТОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЖЕЛЕЗА И ГАЛЛИЯ В ПРОЦЕССЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ

ГРИГОРЬЕВА Т.Ф., КИСЕЛЁВА Т.Ю., КОВАЛЁВА С.А., НОВАКОВА А.А., ЦЫБУЛЯ С.В., БАРИНОВА А.П., ЛЯХОВ Н.З.

Исследовалось механохимическое взаимодействие железа и галлия. Установлена стадийность и динамика механохимического формирования твердого раствора галлия в железе. Методами рентгенографии, электронной и атомно-силовой микроскопии изучены структурные и морфологические особенности продуктов, образующихся на различных стадиях механической активации. Методом мессбауэровской спектроскопии исследованы локальные изменения в окружении атомов железа в ходе трансформации фаз.

ЭВОЛЮЦИЯ СПЕКТРА И ПЕРЕХОД МЕТАЛЛ–ИЗОЛЯТОР В ЛОКАЛЬНЫХ ПРИБЛИЖЕНИЯХ ДЛЯ МНОГОЭЛЕКТРОННЫХ МОДЕЛЕЙ

АНОХИН А.О., ЗАРУБИН А.В., ИРХИН В.Ю.

В рамках многоэлектронной s–d-обменной модели Шубина–Вонсовского и модели Хаббарда выводятся самосогласованные уравнения для одночастичной запаздывающей функции Грина в представлении многоэлектронных X-операторов Хаббарда методом расцепления цепочки уравнений движения. Анализируется общая структура одноузельных приближений и их связь с приближением когерентного потенциала (ПКП, CPA) и теорией динамического эффективного поля (DMFT). Используя самосогласованные приближения, мы детально исследуем картину эволюции электронного спектра при изменении затравочных параметров модели (константы связи, концентрации носителей тока). Обсуждается влияние различных факторов (кондовское многоэлектронное рассеяние, размытие, обусловленное затуханием, собственная динамика подсистемы локализованных моментов) на форму плотности состояний N(E) с учетом взаимодействия. Показано, что использование локаторного представления позволяет в ряде случаев избежать неаналитичностей в приближенных выражениях для функции Грина. Этот подход позволяет воспроизвести при определенных значениях параметров трехпиковую структуру N(E) вблизи перехода металл–изолятор.

СИММЕТРИЧНАЯ МОДЕЛЬ ХАББАРДА В ПРЕДЕЛЕ D = . НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЕ ПАРАМАГНИТНОЕ РЕШЕНИЕ

ЧАЩИН Н.И.

На основе полученных ранее уравнений исследуется парамагнитное решение симметричной модели Хаббарда для случая d = , Т = 0 К. Полученные решения представлены графиками: плотность электронных состоянии, число дважды занятых узлов решетки D, внутренняя энергия системы Е и статическая парамагнитная восприимчивость в зависимости от величины взаимодействия электронов U. Результаты расчета показывают, что стабильные режимы образования локальных моментов при 0 < U < 1.8 и сильного кондовского рассеяния в области 2.8 < U < 6.0 разделены областью 1.8 < U < 2.8, где поведение системы становится нерегулярным. Параметр D хаотически принимает положительные и отрицательные значения, в то время как > 0 и средняя Е const, что указывает на структурную перестройку с сопутствующим расслоением фаз.