Физика металлов и металловедение

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ КАРБОНИТРИДООБРАЗОВАНИЯ В МАЛОУГЛЕРОДИСТЫХ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЯХ С V, NB И TI

ГОРБАЧЁВ И.И., ПОПОВ В.В., ПАСЫНКОВ А.Ю.

На основе CALPHAD-метода построено термодинамическое описание системы Fe–V–Nb–Ti–C–N, и с помощью построенного описания выполнены расчеты растворимости карбонитридов в аустените для низколегированных малоуглеродистых сталей с V, Nb и Ti на примере стали 10Г2ФБ. Проанализированы закономерности влияния состава сплава и температуры на состав и количество карбонитридных фаз, а также на концентрацию элементов в твердом растворе.

ЭВОЛЮЦИЯ РАДИАЦИОННЫХ ДЕФЕКТОВ В НИКЕЛЕ ПРИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОМ НЕЙТРОННОМ ОБЛУЧЕНИИ

КОЗЛОВ А.В., ПАНЧЕНКО В.Л., КОЗЛОВ К.А., РУССКИХ И.М., КОЗЛОВ АН. В.

Проведено нейтронное облучение образцов чистого никеля в исследовательском реакторе ИВВ-2М при температуре 305 К до повреждающих доз 0.0015 и 0.15 сна. Методами просвечивающей электронной микроскопии исследованы радиационные дефекты, сформировавшиеся в материале при облучении. Установлено, что основными видами дефектов являются вакансионные кластеры и дислокационные петли внедрения. Измерены размеры вакансионных кластеров и построены гистограммы распределения кластеров по размерам. Показано, что после облучения дозой 0.15 сна средний размер кластеров почти вдвое меньше, чем в облученном до дозы 0.0015 сна образце. В рамках модели миграции точечных дефектов проведен анализ их эволюции при облучении. Показано, что при температуре 305 К вакансии в никеле неподвижны, а мигрирующие междоузлия, попадая в кластеры, рекомбинируют в них с вакансиями, что приводит к истощению кластеров. Рассчитано среднее “время жизни” кластеров, оценены средние концентрации вакансий и междоузлий при облучении.

ВЛИЯНИЕ СТАРЕНИЯ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ЗАКАЛЕННОГО СПЛАВА НА ОСНОВЕ ОРТОРОМБИЧЕСКОГО АЛЮМИНИДА ТИТАНА (TI2ALNB)

ХАДЖИЕВА О.Г., ИЛЛАРИОНОВ А.Г., ПОПОВ А.А.

Исследованы фазовые и структурные превращения, протекающие при старении титанового сплава на основе О-фазы. Обнаружено формирование особого типа расположения (ферм) пластин О-фазы, образующихся в ходе О-превращения. С помощью ПЭМ исследована стадийность трансформации структуры в ходе 2 О-превращения, предложена схема протекания превращения. Оценены микродюрометрические характеристики исследуемого сплава, после различных режимов старения.

ВКЛАД ФАЗОВЫХ И СТРУКТУРНЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В ДВОЙНЫХ AL–MG СПЛАВАХ В ЛИНЕЙНЫЕ И НЕЛИНЕЙНЫЕ МЕХАНИЗМЫ НЕУПРУГОСТИ

ГОЛОВИН И.С., БЫЧКОВ А.С., ГОЛОВИН С.А.

Изучено влияние процессов рекристаллизации и выделения -фазы в Al–(0.3–12%)Mg сплавах на механизмы зернограничной релаксации и дислокационной микропластичности. Уменьшение плотности дислокаций, вызванное процессом рекристаллизации холоднодеформированных сплавов, приводит к формированию “псевдопика” на кривых температурных зависимостей внутреннего трения и к снижению критической амплитуды деформации начала движения дислокаций в поле напряжений. Выделение -фазы в структуре подавляет механизм зернограничной релаксации; ее растворение, связанное с формированием примесных атмосфер и формированием метастабильных фаз при нагреве, затрудняет движение дислокаций. В зависимости от общего содержания атомов Mg в сплаве подвижность дислокаций при измерениях амплитудных зависимостей внутреннего трения может быть описана либо моделями отрыва, либо трения. Сделаны количественные оценки характеристик зернограничной релаксации и дислокационно-примесного взаимодействия и их зависимости от температуры.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛИСТОВ СПЛАВА АZ31, ДЕФОРМИРОВАННЫХ МАЛОЦИКЛОВЫМ ЗНАКОПЕРЕМЕННЫМ ИЗГИБОМ

БРЮХАНОВ А.А., РОДМАН М., ВОЛЧОК Н.А., СТОЯНОВ П.П., ШАПЕР М., КЛОЗЕ Х.

Изучали влияние деформации знакопеременным изгибом (ЗИ) различным числом циклов на механические свойства листов сплава AZ31 (Mg, 3% Al, 1% Zn, 0.4% Мn). Установлена количественная связь между характеристиками текстуры и анизотропией механических свойств прокатанных листов сплава после рекристаллизационного отжига при 320°C и деформации ЗИ. Для всех изученных деформаций представление анизотропии предела текучести тензорами второго ранга находится в хорошем соответствии с экспериментальными данными. Анизотропия предела прочности и относительного равномерного удлинения удовлетворительно описывается тензором второго ранга только для деформаций до 3 циклов ЗИ. Анизотропия относительного удлинения описывается тензором второго ранга для деформации 5.5 циклов ЗИ. Для описания анизотропии механических свойств, не поддающихся описанию тензорами второго ранга, возможно применение тензоров четвертого ранга.

ПРОЦЕССЫ, ВЕДУЩИЕ К ФОРМИРОВАНИЮ КУБИЧЕСКОЙ ТЕКСТУРЫ В СПЛАВЕ NI–CR–W, ДЕФОРМИРОВАННОМ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКОЙ

ДОСОВИЦКИЙ Г.А., МУДРЕЦОВА С.Н., ГАРШЕВ А.В., АМЕЛИЧЕВ В.А., САМОЙЛЕНКОВ С.В., ГЕРВАСЬЕВА И.В., ХЛЕБНИКОВА Ю.В., РОДИОНОВ Д.П., КАУЛЬ А.Р.

Исследовано поведение при нагреве ГЦК-сплава состава Ni88.4Cr9.2W2.4, деформированного холодной прокаткой. Методами дифференциальной сканирующей калориметрии, рентгеновской дифракции и дилатометрии зафиксированы два последовательных экзотермических процесса. Сделан вывод, что они соответствуют полигонизации и рекристаллизации сплава. Методами рентгеновской дифракции и дифракции обратно отраженных электронов показано, что эти процессы ведут к формированию кубической текстуры в сплаве; определена их теплота.

АТОМИСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕФЕКТОВ УПАКОВКИ В ПЛОСКОСТЯХ (001), (010) И (100) ЦЕМЕНТИТА

КАРЬКИНА Л.Е., КАРЬКИН И.Н., КУЗНЕЦОВ А.Р.

Методом молекулярной динамики (МД) изучены -поверхности в плоскостях (001), (100) и (010) цементита. Выявлены векторы сдвига, отвечающие стабильным дефектам упаковки. Методами МД и ab initio определена энергия этих ДУ. Оценена энергия нестабильных ДУ, характеризующих склонность материала к пластической релаксации. Предложены реакции расщепления полных дислокаций, обсуждается возможность распространения дефектов упаковки в изученных плоскостях.

МЕХАНИЧЕСКОЕ ЛЕГИРОВАНИЕ NI3AL МОЛИБДЕНОМ И ЕГО РАЗМЕЩЕНИЕ ПО ПОДРЕШЕТКАМ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА

ПОРТНОЙ В.К., ЛЕОНОВ А.В., БОГДАНОВ В.И., ПОПОВ В.А., СТРЕЛЕЦКИЙ А.Н., ЛОГАЧЕВА А.И.

Механохимический синтез (МС) смесей Ni70Al25Mo5 (1), Ni75Al20Mo5 (2), при введении 5 ат. % Mo вместо соответствующего количества Ni или Al, приводит к образованию нанокристаллических (ОКР нм) твердых растворов на основе никеля с сохранением определенного количества непрореагировавшего Mo. Сопоставление экспериментальных значений периодов решетки твердых растворов с расчетными значениями по правилу Вегарда, а также по правилу Бозолло–Ферранте, учитывающему объемные модули упругости элементов, показало усиление взаимодействия атомов, входящих в твердый раствор и образование областей с ближним порядком. Нагрев в калориметре до 720°С МС трехкомпонентных твердых растворов Ni(Al, Mo) формирует упорядоченную -фазу (L12) при Т 450°С. Анализом соотношения относительных интенсивностей сверхструктурных и структурных линий показано, что атомы Mo всегда заполняют позиции в подрешетке Al, независимо от состава исходной смеси. Такое распределение атомов молибдена подтверждено расчетом коэффициентов концентрационного изменения параметров решетки. При введении молибдена в Ni3Al вместо никеля атомы Мо достраивают подрешетку Al. При этом дефицит атомов в никелевой подрешетке компенсируется структурными вакансиями.

ВЛИЯНИЕ ФАКТОРА ЧИСЛА ЭЛЕКТРОННЫХ ВАКАНСИЙ НА КИНЕТИКУ ОБРАЗОВАНИЯ, РОСТА И РАСТВОРЕНИЯ ФАЗ ПРИ ДЛИТЕЛЬНЫХ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ВЫДЕРЖКАХ ЖАРОПРОЧНОГО СПЛАВА 0.45C–26CR–33NI–2SI–2NB

РУДСКОЙ А.И., АНАСТАСИАДИ Г.П., КОНДРАТЬЕВ С.Ю., ОРЫЩЕНКО А.С., ФУКС М.Д.

На основании расчетно-теоретического анализа экспериментальных результатов исследования изменения структуры и фазового состава литого жаропрочного сплава 0.45C–26Cr–33Ni–2Si–2Nb при температуре 1150°С в интервале времени выдержки до 100 ч объяснен механизм протекающих в нем фазовых превращений. Показано, что фактором, определяющим направленность процесса трансформации структуры (образование, рост и растворение фаз) в сплавах на Fe–Cr–Ni основе при длительных высокотемпературных выдержках, является число электронных вакансий отдельных химических элементов и образуемых ими фаз. При этом кинетически процесс лимитируется диффузией элемента замещения с наибольшим отношением его концентрации в новой фазе и в матрице (Сф/С0).

ДИФФУЗИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ СИСТЕМЕ НИКЕЛЕВЫЙ ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ–НИКЕЛЬ

ЕПИШИН А.И., ЛИНК Т., НОЛЬЦЕ Г., СВЕТЛОВ И.Л., БОКШТЕЙН Б.С., РОДИН А.О., САЛИВАН НОЙМАН Р., ОДЕР Г.

Методами оптической и растровой электронной микроскопии, а также микрорентгеноспектрального анализа и дифракции обратноотраженных электронов исследованы диффузионные процессы, происходящие в диффузионной паре монокристалл никелевого жаропрочного сплава CMSX-10 – поликристаллический Ni при температурах в интервале 1050-–1250°C. Установлено, что в данной системе распределения -стабилизирующих элементов Cr, Co, W и Re описываются решением Больцмана для диффузии между двумя полубесконечными пластинами бинарного сплава. Обработка этих распределений показала, что коэффициенты диффузии Cr, Co, W и Re в многокомпонентоной системе близки к коэффицентам диффузии в бинарных сплавах этих элементов с Ni. В результате диффузионного перераспределения элементов происходит растворение -фазы в никелевом жаропрочном сплаве, рост никелевых зерен в сторону сплава и образование пористости по обе стороны мигрирующей поверхности раздела, определяемой по кристаллографической разориентации монокристалла сплава и никелевых зерен.

КАРБОНИЗАЦИЯ -FE ПРИ МЕХАНОСИНТЕЗЕ

БАРИНОВ В.А., ЦУРИН В.А., КАЗАНЦЕВ В.А., СУРИКОВ В.Т.

Методами термомагнитного анализа (ТМА) и мёссбауэровской спектрометрии (57Fe) исследовалась карбонизация -Fe в условиях механического измельчения в среде жидких углеводородов.Установлено, что при использованных условиях синтеза карбидов процесс карбонизации при Т < 375 К реализуется путем распада мартенсита деформации – пересыщенного ОЦТ-твердого раствора ’’-Fe(C) с образованием переходных ГПУ - и -фаз, предшествующих образованию цементита. Измельчение металлического железа в среде толуола многократно увеличивает способности дисперсных порошков -Fe в катализе перехода циклических структур углеводородов в другие химические формы. Возрастание дисперсности железа до наноразмерного состояния приводит к увеличению химически активного углерода и возрастанию скорости диффузии, достаточных для формирования в смеси Fe–C как первичного цементита ( ) с аномально низкой температурой Кюри ТС( (I-этап), так и вторичного цементита на II-этапе механосинтеза. Рассчитаны параметры сверхтонких взаимодействий для ряда синтезированных карбидов. Показано, что изменение концентрации углерода в карбидах железа определяется неравенством: сС( > сС( ) > сС( . Установлена граница температурной устойчивости цементита. Обнаружен эффект распада -фазы Fe3C при термическом циклировании в области 300 < Т < 1075 К. На основании полученных данных представлена схема последовательности фазовых превращений, протекающих в системе Fe–C в условиях низкотемпературного механосинтеза.