Физика металлов и металловедение

ПОЛУЭМПИРИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ МОДУЛЯ СДВИГА В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ ТЕМПЕРАТУР И ДАВЛЕНИЙ УДАРНОГО СЖАТИЯ

ЕЛЬКИН В.М., МИХАЙЛОВ В.Н., МИХАЙЛОВА Т.Ю.

Рассмотрены возможности моделей Стейнберга–Кохрана–Гуинана (SCG-модель) и Бураковского–Престона (BP-модель) по описанию поведения модуля сдвига в области температур и давлений, реализующихся за фронтом ударной волны. Предложен вариант модернизации SCG-модели путем введения свободного параметра и представления модели в координатах “объем–температура” ((V,T)-модель). Проведено систематическое сравнение всех трех моделей модуля сдвига с экспериментальными данными и данными ab initio расчетов для ряда металлов Al, Be, Cu, K, Na, Mg, Mo, W, Ta в широком диапазоне давлений. Помимо этого для Al, Cu, Mo, W и проводится сравнение с известными температурными зависимостями модулей сдвига и результатами измерений продольных скоростей звука за фронтом ударной волны. Показано, что в исходном состоянии SCG- и BP-модели дают завышенные значения модуля сдвига, по сравнению с данными ab initio расчетов и данными ударно-волновых экспериментов. (V,T)-модель, благодаря наличию свободного параметра, позволяет оптимально описать всю совокупность экспериментальных и расчетных данных. Этот же результат достигается и в случае BP-модели при условии переопределения ее исходных параметров. Адекватное описание модуля сдвига в области высоких промежуточных давлений, характерных для твердофазных состояний за фронтом ударной волны, в обоих случаях сопровождается нарушением правильного асимптотического поведения модуля сдвига при сверхвысоких сжатиях, изначально заложенного в SCG- и BP-моделях.

МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УДАРНЫХ ВОЛН В ШАРОВЫХ ОБРАЗЦАХ СТАЛИ 12Х18Н10Т ПРИ СИММЕТРИЧНОМ И НЕСИММЕТРИЧНОМ КВАЗИСФЕРИЧЕСКОМ ВЗРЫВНОМ НАГРУЖЕНИИ

ЗЕЛЬДОВИЧ В.И., ЛИТВИНОВ Б.В., ФРОЛОВА Н.Ю., ХЕЙФЕЦ А.Э., МУЗЫРЯ А.К., СИМОНОВ А.Ю., ГУНДЫРЕВ В.М.

Методами металлографии, электронной микроскопии и измерением микротвердости исследованы структурные изменения в двух шаровых образцах стали 12Х18Н10Т, подвергнутых симметричному и несимметричному квазисферическому взрывному нагружению. Проведен анализ распространения и взаимодействия сходящихся ударных волн, структурных превращений в лучах Альтшулера и явления кумуляции в центре образцов.

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ В СПЛАВЕ С ЭФФЕКТОМ ПАМЯТИ ФОРМЫ TI50NI25CU25 ПРИ ИНТЕНСИВНОМ МЕХАНОТЕРМИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

ПУШИН В.Г., КУРАНОВА Н.Н., ПУШИН А.В., КОУРОВ Н.И., ПИЛЮГИН В.П.

Представлены результаты сравнительных исследований структуры литого мартенситного сплава Ti50Ni25Cu25 в исходном состоянии, после интенсивной пластической деформации кручением под высоким давлением (КВД) и последующего отжига, выполненные методами рентгеновской дифрактометрии, просвечивающей и растровой электронной микроскопии, измерений электрических свойств. Установлено, что в результате кручения под давлением 7 ГПа на 5 и 10 об. сплав испытывает практически полную аморфизацию, что объясняется большой величиной их сдвиговой деформации (истинная деформация составляет 6–7 ед.), при сохранении большого количества чрезвычайно дисперсных нанокристаллов с искаженной В2-решеткой размером менее 3–4 нм в аморфной матрице уже при комнатной температуре. Их определяющая роль в качестве зародышей обеспечивает тотальный процесс низкотемпературной нанокристаллизации при последующем отжиге, начиная от (250–300)°С. Показано, что отжиг аморфизированного при КВД сплава позволяет сформировать в нем высокооднородные нано- (НК), субмикрокристаллические (СМК) или бимодальные (НК+СМК) структуры В2-аустенита. Впервые для сплава Ti50Ni25Cu25 построена полная диаграмма термоупругих мартенситных превращений в области состояний В2-аустенита от наноструктурных до обычного поликристаллического. Обнаружен размерный эффект стабилизации мартенситного превращения в нанокристаллическом В2-сплаве.

ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ИЗОТЕРМИЧЕСКОЙ ВЫДЕРЖКИ ВО ВРЕМЯ ТЕРМООБРАБОТКИ НА ВОЗДУХЕ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ЛЕНТ АМОРФНЫХ МАГНИТОМЯГКИХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА

СКУЛКИНА Н.А., ИВАНОВ О.А., ПАВЛОВА И.О., МИНИНА О.А.

На примере лент аморфных магнитомягких сплавов Fe81B13Si4C2 и Fe77Ni1Si9B13 проведено исследование связи уровня магнитных свойств с длительностью изотермической выдержки при термообработке на воздухе. Показано, что зависящая от температуры обработки оптимальная длительность изотермической выдержки связана с объемом доменов с ортогональной намагниченностью Vорт в исходном (закаленном) состоянии ленты уравнением Vорт = 1/3. Получена зависимость от температуры коэффициента пропорциональности , определяющего степень активности диффузионных процессов. Представленные в работе результаты позволяют существенно упростить выбор оптимального режима термической обработки на воздухе лент аморфных магнитомягких сплавов на основе железа.

НЕЛИНЕЙНАЯ ДИНАМИКА ДОМЕННЫХ СТЕНОК В ТРЕХСЛОЙНЫХ МАГНИТНЫХ ПЛЕНКАХ С НАНОРАЗМЕРНЫМИ СЛОЯМИ

ДУБОВИК М.Н., ФИЛИППОВ Б.Н.

Путем численного решения нелинейного уравнения Ландау и Лифшица при точном учете всех основных взаимодействий: обменного, магнитно-анизотропного и диполь-дипольного (в континуальном приближении) исследована нестационарная динамика доменных границ в тонких многослойных магнитных пленках с наноразмерными слоями. Установлены сценарии нелинейного динамического преобразования внутренней структуры стенки в трехслойной пленке со слоями, отличающимися намагниченностью насыщения. Показано, что любые скорости нестационарного движения стенок (средние по периоду, максимальные на периоде, заданные при фиксированных полях) в слоистых пленках с намагниченностями среднего слоя, меньшими намагниченности внешних слоев, оказываются всегда больше скоростей однослойных пленок той же толщины и с той же средней намагниченностью насыщения, что и в многослойных пленках.

ОСОБЕННОСТИ НАНОКРИСТАЛЛИЗАЦИИ АМОРФНЫХ CO–B–SI СПЛАВОВ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДАМИ СВЕРХБЫСТРОЙ ЗАКАЛКИ И МЕХАНИЧЕСКОГО СПЛАВЛЕНИЯ

МУХГАЛИН В.В., ДОРОФЕЕВ Г.А., ЕРЕМИНА М.А., ЛАДЬЯНОВ В.И., САПЕГИНА И.В.

Методами рентгеновской дифракции, дифференциальной сканирующей калориметрии и просвечивающей электронной микроскопии исследованы термическая стабильность и особенности нанокристаллизации при нагреве аморфных сплавов Co65.5Si18B10Me6.5 (Me–Cr, Fe), полученных методами сверхбыстрой закалки расплава (СЗР) и механического сплавления смеси элементарных компонентов (МС). Показано, что независимо от метода получения аморфные сплавы, легированные железом, в целом обладают меньшей термической устойчивостью, чем сплавы с хромом. Термическая стабильность МС сплавов ниже, чем СЗР сплавов того же химического состава. Механизмы нанокристаллизации при нагреве аморфных сплавов, полученных СЗР и МС, отличаются. Первые при нагреве кристаллизуются через образование промежуточных фаз, а вторые – с образованием стабильных кристаллических фаз непосредственно из аморфной матрицы. После кристаллизации сплавы имеют нанокристаллическую структуру с размером кристаллитов 20 нм и одинаковый фазовый состав продуктов кристаллизации для сплавов одного номинального состава, полученных МС и СЗР: -Co, Co2B, для Co65.5Si18B10Cr6.5 и -Co, Co2B, , (Fe,Co)3Si для Co65.5Si18B10Fe6.5. Полученные результаты обсуждены с позиций избыточного свободного объема аморфной фазы и величины ее удельной поверхности.

СТАТИСТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В СИСТЕМЕ ЛИТИЙ–АЗОТ–ВОДОРОД

МАТЫСИНА З.А., ЗАГИНАЙЧЕНКО С.Ю., ЩУР Д.В.

Разработана статистическая теория фазовых превращений в ходе химических реакций по абсорбции–десорбции водорода в нитриде лития с образованием амида и гидрида лития. Рассчитаны свободные энергии всех составляющих фаз химических реакций, определена их зависимость от температуры, давления, концентрации водорода и энергетических параметров. Рассчитана растворимость водорода в фазах, установлена возможность проявления особенностей ее температурной зависимости. Построена диаграмма состояния системы. Обоснована реальность проявления гистерезисного эффекта. Результаты теории сопоставлены с литературными экспериментальными данными.

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ В СПЛАВЕ AL–0.3 MG МЕТОДОМ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЖ

ГОЛОВИН И.С., МИХАЙЛОВСКАЯ А.В., РЯЗАНЦЕВА М.А., ГЕПТИН А.Ю., СОЛОНИН А.Н.

Методом внутреннего трения проведено исследование сплава А1–0.3 ат. % Mg, подвергнутого деформации прокаткой при комнатной температуре ( = 90%). Определено влияние деформации и последующей рекристаллизации на температурную зависимость амплитудозависимого и амплитудонезависимого внутреннего трения. Выявлены и исследованы эффекты неупругости, обусловленные рекристаллизацией и зернограничной релаксацией, определены и обсуждены параметры соответствующих пиков внутреннего трения. Показана высокая чувствительность и избирательность использованной методики при изучении кинетики рекристаллизации.

КОМПЛЕКСНАЯ РЕАКЦИЯ DIGM И ПРЕРЫВИСТОГО ВЫДЕЛЕНИЯ И РАСТВОРЕНИЯ ФАЗ

АФАНАСЬЕВ Н.И.

Исследована комплексная реакция DIGM, прерывистого выделения и растворения фаз, в дисперсионно упрочненном сплаве свинец–сурьма. Измерен профиль концентрации сурьмы перед мигрирующей границей. На фронте реакции наблюдается значительная объемная диффузия, что приводит к образованию зон, свободных от выделений перед мигрирующей границей. Проанализированы движущие силы миграции границы. Определена энергия активации реакции. Проведено сравнение теоретических и экспериментальных значений скорости комплексной реакции прерывистого растворения фаз и DIGM.

ВАРИАЦИОННЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЗИТРОНА В МЕТАЛЛАХ

ВАКУЛА П.В., БАБИЧ А.В., КУНИЦКИЙ Ю.А., ПОГОСОВ В.В.

В рамках градиентной версии метода функционала плотности и модели стабильного желе вычислены энергии образования моновакансий, а также энергии связи, работы выхода квазисвободных, локализованных позитрона и атома позитрония. Расчеты показывают, что для металлов, обладающих отрицательными работами выхода позитрона, наличие вакансий в приповерхностной области может привести к изменению знака работ выхода. К такому же эффекту изменения знака работы выхода квазисвободного позитрона приводит наличие диэлектрического покрытия на поверхности металла. Проведено сравнение с экспериментами.

ФЕРРОННЫЙ ХАРАКТЕР ПРОВОДИМОСТИ В МЕТАЛЛЕ CUFESE2

ПОЛУБОТКО А.М.

Указывается, что в соединении CuFeSe2 перенос носителей в парамагнитной области имеет ферронный характер с ферронами малого радиуса, предсказанными Н. Моттом. Для некоторых других образцов, при низких температурах, перенос может осуществляться ферронами большого радиуса. Эти результаты хорошо подтверждаются температурной зависимостью удельного сопротивления и металлическим типом проводимости CuFeSe2, а также хорошо согласуются с характером переноса носителей во многих магнитных материалах.