Физика металлов и металловедение

НАНОСТРУКТУРИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ И НАНЕСЕНИЕ НАНОСТРУКТУРНЫХ ПОКРЫТИЙ – ЭФФЕКТИВНЫЙ СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ КОНСТРУКЦИОННЫХ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

ПАНИН В.Е., СЕРГЕЕВ В.П., ПАНИН А.В., ПОЧИВАЛОВ Ю.И.

Приведено теоретическое и экспериментальное обоснование высокой эффективности повышения макромеханических характеристик конструкционных и инструментальных материалов путем наноструктурирования их поверхностных слоев или нанесения наноструктурных покрытий. Нагруженное твердое тело рассматривается как многоуровневая система, в которой поверхностные слои являются самостоятельной подсистемой. Особое внимание уделяется интерфейсу “поверхностный слой (покрытие) – подложка”, на котором возникает “шахматное” распределение нормальных и касательных напряжений и связанных с ними концентраторов напряжений различного масштаба.

ВЛИЯНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСТИЦ ВТОРОЙ ФАЗЫ ПО РАЗМЕРАМ В СТАРЕЮЩИХ СПЛАВАХ

УСТЮГОВ Ю.М.

На основании теоретического анализа асимптотических состояний, формирующихся в условиях повышенной плотности матричных дислокаций на разных этапах распада пересыщенного твердого раствора при конкретных диффузионных режимах, показано, как универсальная функция распределения частиц по относительным размерам связана с функциональным параметром m, являющимся единственным носителем информации о величине предварительной деформации стареющего сплава. Этот параметр, как функция , аппроксимируется ступенькой. Ее размытие и высота определяется с помощью найденных условий реализации дислокационной диффузии как механизма, контролирующего коалесценцию, на начальной и конечной – при малости весьма удаленной по времени – стадиях эволюции гетерофазной структуры. Тем самым устанавливается явная зависимость универсальной функции распределения от деформации, температуры и продолжительности старения.

ИЗОТЕРМЫ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ И ГРАНИЦ ЗЕРЕН В СИСТЕМЕ CU–SN

БОКШТЕЙН Б.С., ВАГАНОВ Д.В., ЖЕВНЕНКО С.Н.

В работе измерены поверхностные натяжения чистой меди и ее сплавов с оловом при 1000°С в атмосфере водорода. Поверхностное натяжение свободной поверхности чистой меди оказалось равным 1.81 Н/м, для сплавов с 0.05; 0.22 и 0.33 ат. % Sn – 1/55; 1.38 и 1.28 Н/м, для границ зерен – 0.5 и 036; 0.3; 0.23 Н/м соответственно. На основе этих данных рассчитана зависимость адсорбции олова на свободной поверхности и границах зерен от концентрации. Проведено сравнение параметров адсорбции Sn с параметрами адсорбции Sb и Bi на границах зерен и свободной поверхности меди.

КИНЕТИКА И МЕХАНИЗМ РЕАЛИЗАЦИИ ОБРАТНОГО -ПРЕВРАЩЕНИЯ В МЕТАСТАБИЛЬНЫХ СПЛАВАХ FE–NI–TI I. ДИЛАТОМЕТРИЧЕСКОЕ, РЕНТГЕНОСТРУКТУРНОЕ, МАГНИТОМЕТРИЧЕСКОЕ И МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБРАТНОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ

ЗЕМЦОВА Н.Д., АНУФРИЕВА Е.И.

Подробно изучена кинетика развития обратного -превращения различными методами исследования. Установлено, что в средней части температурного интервала обратного -превращения скорость развития превращения максимальна, что свидетельствует об атермическом характере его протекания. Как в начале, так и на завершающей стадии развития -превращение реализуется по изотермической кинетике. Высказано предположение, что именно различие в кинетике является ответственным за наблюдаемое аномальное поведение обсуждаемых в работе физических характеристик сплава.

СТРУКТУРНОЕ СОСТОЯНИЕ И ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ИОНАМИ АЗОТА ХРОМИСТЫХ СТАЛЕЙ

БЕЛЫЙ А.В., КУКАРЕКО В.А.

Исследованы структура и фазовый состав ряда типичных хромистых сталей, подвергнутых ионно-лучевой обработке интенсивными пучками ионов азота, а также изучено влияние параметров структурного состояния модифицированных слоев на их твердость и износостойкость в условиях трения без смазочного материала. Определено количественное содержание и размер частиц CrN в имплантированных азотом высокохромистых сталях. Обнаружено образование полей упругих межфазовых деформаций в модифицированных слоях высокохромистых сталей, содержащих частицы CrN, и оценена величина фактора объемного несоответствия v/v. Показано, что ионно-лучевое азотирование существенно повышает износостойкость модифицированных азотом слоев высокохромистых сталей. Сделано заключение, что частицы CrN блокируют пластические сдвиги в модифицированных слоях, препятствуют процессам локализации деформации в них и приводят к замедлению кинетики зарождения и распространения микротрещин при трении. Установлено, что увеличение объемной доли частиц CrN, содержащихся в модифицированных слоях хромистых сталей, сопровождается пропорциональным возрастанием их износостойкости.

ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В СПЛАВЕ NI2MNGA ПРИ ЗАМЕЩЕНИИ МАРГАНЦА НИКЕЛЕМ

СТЕПАНОВА Н.Н., РОДИОНОВ Д.П., КАЗАНЦЕВ В.А., САЗОНОВА В.А., АКШЕНЦЕВ Ю.Н.

Определены температуры фазовых превращений для четырех сплавов на основе Ni2MnGa, образующих ряд, в котором происходит замещение марганца никелем при постоянном содержании галлия (25 ат. %). Температуры ликвидуса Tликв, солидуса Tсол и температура мартенситного превращения Tm возрастают по мере роста концентрации никеля в сплаве (по мере увеличения электронной концентрации e/a) относительно стехиометрического состава. Температура магнитного превращения Tc при этом слабо уменьшается.

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОМ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУР НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ПОВЕДЕНИЯ НЕУПОРЯДОЧЕННОГО АНТИФЕРРОМАГНЕТИКА СО СЛУЧАЙНЫМИ ПОЛЯМИ

ПРУДНИКОВ В.В., ВАКИЛОВ А.Н., ФИЛИКАНОВ Е.Л.

Осуществлено численное исследование методом параллельных температур термодинамического поведения трехмерной неупорядоченной антиферромагнитной модели Изинга со случайными полями при спиновых концентрациях, соответствующих областям как слабого, так и сильного структурного беспорядка. Анализ низкотемпературного поведения модели убедительно показал, что для слабо неупорядоченных образцов реализуется антиферромагнитное упорядоченное состояние, в то время как в области сильного структурного беспорядка эффекты случайных магнитных полей приводят к осуществлению нового фазового состояния системы со сложной доменной структурой из антиферромагнитных и ферромагнитных доменов, разделенных областями спин-стекольной фазы и характеризующихся спин-стекольным основным состоянием.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ НАБЛЮДЕНИЕ СОЛИТОНОПОДОБНОГО ДВИЖУЩЕГОСЯ ВЫПУЧИВАНИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ СПЛАВА ПАЛЛАДИЙ–ВОДОРОД

ЖИРОВ Г.И., ГОЛЬЦОВА М.В.

Впервые на поверхности сплава PdH0.1 при дополнительном насыщении водородом в сильно неравновесных условиях зафиксированы и записаны на видеопленку движущиеся, когерентно сопряженные волнообразные выпучивания, по форме и характеру движения сходные с уединенными волнами трансляции – солитонами. Наблюдаемое солитоноподобное движущееся выпучивание, механизм его образования и движения обсуждены, исходя из современных представлений о системах металл-водород. Особо отмечено, что возникновение солитоноподобных, когерентных движущихся выпучиваний представляет собой особый, ранее не известный механизм релаксации и выравнивания внутренних напряжений в сплавах металл-водород.

ВЛИЯНИЕ ОЧАГА ДЕФОРМАЦИИ НА ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ В МЕТАЛЛАХ

УТЯШЕВ Ф.З., РААБ Г.И.

Измельчение структуры в чистых металлах рассмотрено на базе представлений о больших деформациях [1] с учетом роли внутрикристаллитной и межкристаллитной составляющих. Показано влияние параметра – отношения площади поверхности очага деформации к его к объему на механизмы деформации и глубину измельчения структуры. Предложена модель измельчения структуры металлов при холодной деформации.

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БУФЕРНЫХ И СВЕРХПРОВОДЯЩИХ СЛОЕВ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ YBA2CU3O7 - /LA1.75BA0.25CUO4/LA0.8BA0.2MNO3 ДЛЯ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ КАБЕЛЕЙ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ ИЗ СПЛАВА NI5%W

ГОРБЕНКО О.Ю., КАУЛЬ А.Р., СУХОРУКОВ Ю.П., ГАНЬШИНА Е.А., САМОЙЛЕНКОВ С.В., ЛОШКАРЕВА Н.Н., ТЕЛЕГИН А.В., МЕЛЬНИКОВ О.В., ШТАДЕЛЬ О.

На битекстурированной ленте сплава Ni5%W получена эпитаксиальная гетероструктура YBa2Cu3O7 - /La1.75Ba0.25CuO4/La0.8Ba0.2MnO3. Отжиг в атмосфере кислорода пленок буферного слоя La0.8Ba0.2MnO3, нанесенного на ленту Ni сплава в восстановительной атмосфере, показал, что компенсация кислородных вакансий играет основную роль в формировании оптических и магнитооптических свойств слоя, а не напряжения в интерфейсе пленка-подложка. Вид спектра отражения буферного слоя после отжига соответствует виду спектра монокристалла La0.8Ba0.2MnO3, что свидетельствует о содержании кислорода, близком к стехиометрическому. Температурные зависимости экваториального эффекта Керра и коэффициента отражения света пленок при фиксированной длине волны могут быть использованы для оценки Tc и температуры оптического отклика перехода металл–изолятор буферного слоя на основе манганита лантана.

СТРУКТУРА ЗАКАЛЕННЫХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ ZR–PD И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ -ФАЗЫ В ЦИРКОНИЕВЫХ СПЛАВАХ

ТАЛУЦ Н.И., ДОБРОМЫСЛОВ А.В.

Методами рентгеноструктурного анализа, оптической металлографии, просвечивающей электронной микроскопии, измерением твердости и микротвердости изучена структура закаленных сплавов системы цирконий–палладий с содержанием палладия от 1 до 10 ат. %. Установлено, что при содержании палладия до 4 ат. % в сплавах в процессе закалки протекает эвтектоидный распад и формируется двухфазная структура, состоящая из реек -фазы и частиц интерметаллида Zr2Pd, расположенных преимущественно на границах реек. Метастабильная -фаза образуется в сплавах с содержанием палладия от 5 до 8 ат. %. При содержании палладия 9 и 10 ат. % в сплавах фиксируется в метастабильном состоянии -фаза. Предложен метод определения концентрации легирующего компонента в -фазе. Показано, что в закаленном состоянии эта концентрация меньше, чем содержание легирующего компонента в сплаве. Выявлена закономерность изменения концентрационной границы образования -фазы в бинарных циркониевых сплавах в зависимости от типа легирующего металла.

ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВА ГЕЙСЛЕРА NI2MNGA, ЛЕГИРОВАННОГО ЖЕЛЕЗОМ И ВОЛЬФРАМОМ

СТЕПАНОВА Н.Н., РОДИОНОВ Д.П., КАЗАНЦЕВ В.А., САЗОНОВА В.А., ФИЛИППОВ Ю.И.

Проведены исследования на двух сериях образцов сплава Гейслера Ni2MnGa. Образцы, легированные железом (до 1.6 ат. %) и вольфрамом (0.5 ат. %) однофазны (L21). Легирование приводит к упрочнению образцов, при испытаниях на сжатие возрастают значения 0.2 и в. Деформация образцов при сжатии повышается от 2 до 5.5% в сплаве с 1.6 ат. % Fe и до 6.0% в сплаве с 0.5 ат. % W. При концентрации 0.5 ат. % легирование вольфрамом упрочняет сплав в большей степени, чем легирование железом. При концентрации 0.8 ат. % полного растворения вольфрама в соединении Ni2MnGa не происходит. Наблюдаются скопления частиц второй фазы: твердого раствора на основе вольфрама. Определены температуры магнитного и мартенситного превращения.