Физика металлов и металловедение

ВЛИЯНИЕ ДЕФОРМАЦИИ НА УДЕРЖАНИЕ ГЕЛИЯ В МАТЕРИАЛАХ

ЗАЛУЖНЫЙ А.Г.

Проведено исследование влияния деформации на удержание гелия в образцах хромоникелевой аустенитной стали, равномерно насыщенных гелием бомбардировкой α-частицами на циклотроне. Показано, что при определенных условиях атомы гелия могут увлекаться движущимися дислокациями, что может оказывать значительное влияние на вынос гелия из материала, на границы зерен и перераспределение его по объему образца.

ВЛИЯНИЕ КВАЗИНЕПРЕРЫВНОГО РАВНОКАНАЛЬНОГО УГЛОВОГО ПРЕССОВАНИЯ НА СТРУКТУРУ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ TI–NI С ПАМЯТЬЮ ФОРМЫ

ХМЕЛЕВСКАЯ И.Ю., КАРЕЛИН Р.Д., ПРОКОШКИН С.Д., АНДРЕЕВ В.А., ЮСУПОВ В.С., ПЕРКАС М.М., ПРОСВИРНИН В.В., ШЕЛЕСТ А.Е., КОМАРОВ В.С.

Исследовано влияние интенсивной пластической деформации методом равноканального углового прессования (РКУП) в обычном и квазинепрерывном режимах на структуру, механические и функциональные свойства сплава с памятью формы (СПФ) Ti–50.2 ат. % Ni. РКУП проводили при угле пересечения каналов 120 град в обычном режиме с подогревами между проходами при 450°С за 20 проходов и в квазинепрерывном режиме при температуре 400°С за 3, 5 и 7 проходов. В качестве контрольной обработки (КО) служила горячая поперечновинтовая прокатка с последующим отжигом при 750°С, 30 мин и охлаждением в воде. Была сформирована смешанная субмикрокристаллическая и наносубзеренная структура. Увеличение числа проходов от 3 до 7 привело к уменьшению среднего размера структурных элементов от 115 ± 5 до 103 ± 5 нм и увеличению доли зерен/субзерен, имеющих размер менее 100 нм. После РКУП (7 проходов) и последеформационного отжига при температуре 400°С в течение 1 ч полностью обратимая деформация составила 9.5% против 7.2% после обычного РКУП и 4.0% после КО.

ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДНОЙ β(B2)-ФАЗЫ В СИСТЕМЕ CO–AL–SI

КАЗАНЦЕВА Н.В., ЕЖОВ И.В., ДАВЫДОВ Д.И., ВИНОГРАДОВА Н.И., ТЕРЕНТЬЕВ П.Б.

Проведено экспериментальное исследование структуры и физических свойств интерметаллидной β (В2)-фазы в системе Co–Al–Si. Показано, что легирование кремнием снижает степень дальнего порядка и параметр кристаллической решетки В2-фазы. Обнаружено, что малые добавки кремния (до 3 ат. %) способствуют образованию пор и трещин и сильно охрупчивают сплав. В структуре сплава Co–39.5 ат. % Al–3 ат. % Si после высокотемпературной гомогенизации 1260°С – 30 ч и медленного охлаждения обнаружены призматические дислокационные петли специфической кубической формы, образованные краевыми дислокациями с вектором Бюргерса а〈100〉(100). Экспериментально показано, что изменение магнитных свойств маломагнитных сплавов на основе CoAl может служить показателем степени дефектности кристаллический решетки этого интерметаллида.

ВЛИЯНИЕ ВИДОВ И РЕЖИМОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ И ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В СПЛАВЕ С ПАМЯТЬЮ ФОРМЫ 45TI–45NI–10NB В ЛИТОМ И ПРЕССОВАННОМ СОСТОЯНИЯХ

ПОПОВ Н.Н., СЫСОЕВА Т.И., ГРИШИН Е.Н.

Изучено влияние видов и режимов термической обработки на элементный состав, микроструктурные изменения, фазовый состав, кинетику и температуры фазовых превращений, параметры кристаллической решетки и параметры субструктуры, механические характеристики сплава с памятью формы 45Ti–45Ni–10Nb (ат. %) в литом и прессованном состояниях. Установлена взаимосвязь структурных особенностей с механическими характеристиками сплава. Определен режим термической обработки и состояние сплава, которые обеспечивают получение высоких величин механических характеристик.

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ СПЛАВА NB–CR ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ МИКРОДЕФОРМИРОВАНИИ

ЛЮБИМОВА Л.Л., ТАШЛЫКОВ А.А., МАКЕЕВ А.А., ЗАВОРИН А.С.

Представлены результаты исследований структурной устойчивости конструкционного сплава Nb–Cr под воздействием циклических механических нагрузок. Установлено, что при деформировании наблюдаются структурная нестабильность сплава Nb–Cr в виде циклов микролокального неоднородного перераспределении легирующих элементов в зависимости от приложенных внешних нагрузок и периодически повторяющийся процесс диспергирования и роста кристаллитов. На этом основании при анализе истинного физического уширения рентгеновских дифракционных линий объяснен осциллирующий характер значительных по величине внутренних структурных напряжений, изменяющихся в области, лимитированной кривыми упрочнения – разупрочнения и характеризующей циклическую прочность сплава.

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НАГРЕВА НА ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И ФАЗОВОГО СОСТАВА В БИОСОВМЕСТИМОМ СПЛАВЕ TI–6AL–4V–ELI, ПОДВЕРГНУТОМ РАВНОКАНАЛЬНОМУ УГЛОВОМУ ПРЕССОВАНИЮ

ИЛЛАРИОНОВ А.Г., ЩЕТНИКОВ Н.В., ИЛЛАРИОНОВА С.М., ПОПОВ А.А.

Методами структурного, рентгеноструктурного анализов, микродюрометрии изучено изменение структуры, фазового состава, микротвердости после нагрева в диапазон температур 600–1000°C и последующей закалки в сплаве Ti–6Al–4V–ELI, предварительно подвергнутом равноканальному угловому прессованию при 600°C. Обнаружено присутствие α2-фазы в деформированном сплаве. Предложена схема изменения структуры в исследуемом диапазоне температур. Построена диаграмма изменения фазового состава при закалке сплава. Установлена взаимосвязь между характером структурных, фазовых превращений и уровнем микротвердости сплава после закалки с различных температур.

КРИСТАЛЛОГРАФИЯ IN SITU ПРЕВРАЩЕНИЯ КАРБИДА M7C3 В ЛИТОМ СПЛАВЕ FE–CR–NI

КРАПОШИН В.С., КОНДРАТЬЕВ С.Ю., ТАЛИС А.Л., АНАСТАСИАДИ Г.П.

В процессе выдержки при 1150°C литого жаропрочного сплава Fe–Cr–Ni (0.45С–25Cr–35Ni) присутствующий в его структуре эвтектический карбид хрома претерпевает постепенный переход М7С3 → М23С6. Постепенное образование доменов карбида М23С6 внутри карбидных частиц М7С3 позволяет предположить, что наблюдаемый фазовый переход является известным карбидным превращением in situ. Механизм трансформации in situ кристаллической структуры карбида от М7С3 к М23С6 с изменением числа ближайших металлических соседей атома углерода объяснен в рамках ранее разработанной комбинаторной модели полиморфных переходов в металлах.

ОБРАТНЫЙ МАГНИТОКАЛОРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ В ОДНООСНОМ ПАРАМАГНЕТИКЕ С НЕКРАМЕРСОВЫМИ ИОНАМИ

КОКОРИНА Е.Е., МЕДВЕДЕВ М.В.

Показано, что в одноосном парамагнетике с некрамерсовыми ионами со спином и одноионной анизотропией типа “легкая плоскость” существует низкополевая и низкотемпературная () область, внутри которой изотермическое намагничивание вдоль трудного направления H||OZ увеличивает магнитную энтропию – и адиабатическое намагничивание вдоль этого же направления понижает температуру образца (обратный магнитокалорический эффект – обратный МКЭ). Обсуждены особенности обратного МКЭ в одноосных парамагнетиках с большими значениями спинов () некрамерсовых ионов.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ IN SITU ПРЕВРАЩЕНИЯ КАРБИДА M7C3 В ЛИТОМ СПЛАВЕ FE–CR–NI

КРАПОШИН В.С., КОНДРАТЬЕВ С.Ю., ТАЛИС А.Л., АНАСТАСИАДИ Г.П.

Исследованы микроструктура и фазовый состав жаропрочного сплава на основе системы Fe–Cr–Ni (0.45С–25Cr–35Ni) в литом состоянии и после выдержки при 1150°C длительностью 2–100 ч. После 2 ч высокотемпературной выдержки наблюдается фрагментирование кристаллической структуры эвтектических карбидов М7С3 на домены размером ~500 нм с частичным переходом в карбид М23С6. После 100 ч выдержки происходит полный переход гексагонального карбида М7С3 в карбид М23С6 с гранецентрированной кубической решеткой. Карбидный переход М7С3 → М23С6 может быть рассмотрен как in situ превращение.

АНИЗОТРОПИЯ ТЕРМИЧЕСКОГО РАСШИРЕНИЯ ОРТОРОМБИЧЕСКОГО МАРТЕНСИТА В ДВУХФАЗНОМ ТИТАНОВОМ СПЛАВЕ

ДЕМАКОВ С.Л., СТЕПАНОВ С.И., ИЛЛАРИОНОВ А.Г., РЫЖКОВ М.А.

Обнаружена анизотропия температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР) вдоль осей кристаллической решетки α"-титанового мартенсита в (α + β)-титановом сплаве ВТ16 (Ti‒3Al–5V–4.5Mo, мас. %). Методом in situ рентгеноструктурного фазового анализа установлено, что период “b” орторомбического мартенсита, полученного закалкой от различных температур, уменьшается при нагреве. Рассчитаны ТКЛР вдоль осей кристаллической решетки мартенсита, полученного закалкой от различных температур. Показано, что одноосное растяжение с относительными деформациями 0.7, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8% прутков из сплава ВТ16, закаленного на метастабильную β-фазу, приводит к образованию деформационно-индуцированного мартенсита с аксиальной текстурой вдоль направления “b” мартенсита. В ходе дилатометрических исследований деформированных прутков установлено, что имеются два температурных интервала (–100–70°C и 150–300°C) с низким ТКЛР. В первом интервале значение ТКЛР изменяется в пределах (–2–8) × 10–6 K–1 и определяется объемной долей ориентированного α"-мартенсита. Данный инвар-эффект является одномерным и проявляется вдоль оси “b” мартенсита.

ЭВОЛЮЦИЯ СТРУКТУРЫ НИКЕЛЯ В ХОДЕ ДЕФОРМАЦИИ СДВИГОМ ПОД ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ ПРИ 150°С

ДЕГТЯРЕВ М.В., ВОРОНОВА Л.М., ЧАЩУХИНА Т.И., ПИЛЮГИН В.П., РЕСНИНА Н.Н.

Исследован исходно монокристаллический никель, деформированный сдвигом под давлением при температуре 150°С. Установлено, что в этих условиях в никеле развивается динамическая рекристаллизация, в результате которой после истинной деформации в интервале 4 < е < 9 формируется неоднородная структура, состоящая из рекристаллизованных зерен разной дефектности и микрокристаллитов. Калориметрические исследования показали, что запасенная энергия с ростом истинной деформации изменяется немонотонно, что связано с цикличным характером динамической рекристаллизации. На калориметрической зависимости обнаружено несколько пиков тепловыделения, связанных с неодновременным протеканием при нагреве статической рекристаллизации в никеле с неоднородной структурой, сформированной при динамической рекристаллизации.

ЭНЕРГИЯ ВНУТРЕННИХ ГРАНИЦ РАЗДЕЛА КАК ХАРАКТЕРИСТИКА ЭВОЛЮЦИИ СТРУКТУРЫ УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТЫХ МЕДИ И НИКЕЛЯ ПОСЛЕ ОТЖИГА

КУЗНЕЦОВ П.В., РАХМАТУЛИНА Т.В., БЕЛЯЕВА И.В., КОРЗНИКОВ А.В.

С помощью сканирующей туннельной микроскопии проведена прямая оценка относительной энергии внутренних границ раздела в ультрамелкозернистой меди, полученной методом равноканального углового прессования с последующей прокаткой. Оценки энергии границ для свежеприготовленных и отожженных при различных температурах образцов показывают, что границы в ультрамелкозернистой меди являются неравновесными, и их энергия значительно превосходит энергию границ в крупнокристаллической меди. Интегральные функции распределения относительной энергии границ в зеренно-субзеренной структуре позволяют качественно оценить перераспределение избыточной энергии между границами разного типа в процессе эволюции структуры при отжиге. Выявлены отличия в характере интегральных функций распределения энергии границ в ультрамелкозернистых меди и никеле, полученных по одинаковой технологии. Предполагается, что эти отличия связаны с особенностями формирования структуры двух металлов при интенсивной пластической деформации и последующей ее эволюции при отжиге, которые обусловлены разной энергией дефекта упаковки и температурой плавления меди и никеля.

ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТОКАЛОРИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА В КОРРЕЛИРОВАННЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ C СИНГУЛЯРНОСТЯМИ ВАН ХОВА В ЭЛЕКТРОННОМ СПЕКТРЕ

ИГОШЕВ П.А., КОКОРИНА Е.Е., НЕКРАСОВ И.А.

В работе исследована величина магнитного вклада в изотермическое изменение энтропии при включении магнитного поля в коррелированных металлических ферромагнетиках в рамках невырожденной модели Хаббарда. Полученное в приближении среднего поля аналитическое выражение для существенно зависит от электронной структуры (плотности электронных состояний), что открывает новые пути увеличения абсолютного значения по отношению к известному результату, полученному в рамках модели Гайзенберга. Вычислена температурная зависимость при различных величинах кулоновского взаимодействия U, числа электронов n для бесконечномерной решетки Бете и квадратной решетки с учетом интегралов переноса в первой (t) и второй (t) координационных сферах. Найдено, что присутствие сингулярностей ван Хова в электронном спектре вблизи уровня Ферми может позволить существенно увеличить величину при фиксированной величине магнитного поля. Проанализирована возможность магнитного фазового перехода первого рода в зависимости от параметров модели.