Физика металлов и металловедение

СТРУКТУРА, ТЕКСТУРА И СВОЙСТВА СВЕРХПРОВОДЯЩИХ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ НИОБИЯ НА ПОДЛОЖКАХ ИЗ НИКЕЛЯ И МЕДИ

КОЛОСОВ В.Н., ШЕВЫРЁВ А.А.

Исследованы структура, текстура, химическая чистота и другие характеристики сверхпроводящих покрытий ниобия, нанесенных электрохимическим осаждением на подложки из никеля и меди в солевом расплаве (LiF + NaF + KF)эвт + 5 мас. % K2NbF7. Показано, что при нанесении покрытий на никель на границе подложка/покрытие образуется промежуточный слой из интерметаллидов Ni3Nb и NiNb, замедляющий диффузию никеля в ниобий. Концентрация никеля в ниобиевых покрытиях поверх этого слоя составляет (2–7) ? 10-2 мас. %. В покрытиях, нанесенных на медную подложку, содержание меди не превышает 1.5 ? 10-4 мас. %, и по общему содержанию примесей, ниобий может быть квалифицирован как металл высокой чистоты. Изучена динамика изменения текстуры ниобиевых покрытий, микродеформаций и плотности дислокаций в нанесенном металле в зависимости от катодной плотности тока.

ВЛИЯНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА СТРУКТУРУ И ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ НИКЕЛЯ, ПОДВЕРГНУТОГО ОКСИДИРОВАНИЮ

КОРШУНОВ Л.Г., ЧЕРНЕНКО Н.Л.

Исследованы структурные превращения, происходящие в никеле (99.99%) при интенсивной пластической деформации в условиях сухого трения скольжения и последующего оксидирования в воздушной среде при температурах 400–800°С (выдержка 1 ч). Измерены микротвердость, интенсивность изнашивания и коэффициент трения деформированного и оксидированного никеля. Показано, что пластическая деформация приводит к образованию в поверхностном слое толщиной 10 мкм нанокристаллической структуры, размер -кристаллов 10–60 нм, микротвердость около 4 ГПа. Оксидирование при 500 и 550°С формирует в деформированном слое двухфазную нанокристаллическую структуру, состоящую из матричной ГЦК-фазы и частиц окисла NiO, объемная доля которых составляет десятки процентов, а размер кристаллов 5–30 нм. Образование данной структуры обусловлено ускоренным насыщением деформированного слоя никеля атомами кислорода, химическим взаимодействием между атомами никеля и кислорода, а также протеканием в -твердом растворе первичной рекристаллизации. Формирование двухфазной нанокристаллической структуры, приводящее к заметному росту твердости, не оказывает положительного влияния на износостойкость поверхности никеля. Очевидно, это объясняется повышенной хрупкостью анализируемой структуры. Наибольшей износостойкостью обладает двухфазная структура, состоящая из пересыщенного кислородом -твердого раствора и крупных (до 200 нм) частиц окисла NiO. Указанная структура образуется в никеле в результате его деформирования и последующего оксидирования при 800°С. На величину коэффициента трения никеля интенсивная пластическая деформация и оксидирование не оказывают заметного влияния (f = 0.6–0.7).

ВЛИЯНИЕ АЛЮМИНИЯ НА ТОНКУЮ СТРУКТУРУ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ВЫСОКОЭНТРОПИЙНЫХ СПЛАВАХ ALXFENICOCUCR

НАДУТОВ В.М., МАКАРЕНКО С.Ю., ВОЛОСЕВИЧ П.Ю.

Электронно-микроскопическим и рентгеновским методами исследована тонкая структура высокоэнтропийных (ВЭС) литых сплавов AlxFeNiCoCuCr (х = 1; 1.5; 1.8). Обнаружены дисперсные выделения размером 130–400 нм и 10–20 нм, характер распределения, количество, размеры и форма которых изменяются с повышением содержания алюминия. В эквиатомном ВЭС выявлены медьсодержащие частицы с ГЦК-структурой, а в сплаве х = 1.8 – преимущественно частицы ОЦК-Al4Cu9. Показано, что равномернее всех по матричной фазе распределен Co в отличие от других элементов, среди которых Cu и Cr распределены в сплаве крайне неравномерно, входя преимущественно в состав выделившихся частиц и кластеров в межчастичном пространстве соответственно.

ANELASTIC COLLAPSE OF SMALL CAVITIES IN METALS

LORIS FERRARI

The stability of a small cavity in a virtually infinite solid is studied in the context of anelasticity for two metals (Al and Cu). It is shown that the collapse occurs due to the dependence of the shear modulus on the relative volume change. It is shown that above a minimum external pressure Pmin the system cannot self-sustain, unless the internal pressure does exceed a critical value, compensating the collapsing effect. The different models of anelasticity adopted are shown to have a scarce influence on the main results. In particular, the value of Pmin turns out to range about the 10% of the bulk modulus at zero pressure, for both metals and almost independently from the anelastic model.

ОСОБЕННОСТИ ФАЗООБРАЗОВАНИЯ И ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ В ВЫСОКОЭНТРОПИЙНЫХ СПЛАВАХ СИСТЕМЫ ALCRFECONICUX (Х = 0; 0.5; 1.0; 2.0; 3.0)

КРАПИВКА Н.А., ФИРСТОВ С.А., КАРПЕЦ М.В., МЫСЛИВЧЕНКО А.Н., ГОРБАНЬ В.Ф.

Аргоно-дуговой плавкой в атмосфере чистого аргона были выплавлены сплавы системы AlCrFeCoNiCux (х = 0; 0.5; 1.0; 2.0; 3.0). Изучены фазовый состав и микроструктура полученных сплавов, а также определены их механические свойства. Результаты показали, что увеличение количества меди в сплавах приводит к изменению фазового состава от однофазного (ОЦК) до трехфазного (ОЦК + ГЦК1 + ГЦК2), при этом структура изменяется от крупнозернистой полигональной до сложной дендритной (первичные дендриты (DR) + вторичные дендриты (SDR) + междендритная фаза (ID)). Определена область электронных концентраций сплавов, в которых одновременно присутствуют ОЦК- и ГЦК-фазы. Экспериментально найдена предельная электронная концентрация устойчивости ОЦК-решетки. Измерена микротвердость и определенны модули Юнга сплавов во всем интервале изменения концентрации меди.

МОДИФИКАЦИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ CU–FE-КОМПОЗИТОВ МЕТОДАМИ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ

БЕЛОШЕНКО В.А., ДМИТРЕНКО В.Ю., ЧИШКО В.В.

Обобщены результаты исследований и проведен анализ влияния деформационно-термической обработки на структуру, магнитные, механические и электрические свойства Cu–Fe-композитов, полученных методами литья, порошковой металлургии и интенсивной пластической деформации. Основное внимание уделяется пакетной гидроэкструзии, позволяющей реализовать в композитах широкий спектр диаметров (3 нм–2 мм) и количества волокон (1 8 ? 108) с варьированием их объемного содержания (10–60%). Обсуждаются физические механизмы выявленных эффектов структурной модификации физико-механических характеристик на разных масштабных (макро-, микро- и нано-) уровнях.

ВЛИЯНИЕ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА СТРУКТУРУ И ИСКАЖЕНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА NI3(AL, Х, ГДЕ Х = TI, NB

КАЗАНЦЕВА Н.В., ПИЛЮГИН В.П., ДАНИЛОВ С.Е., КОЛОСОВ В.Ю.

Проведено методическое комплексное исследование искажений кристаллической решетки, вызванных легированием и интенсивной пластической деформацией (ИПД) интерметаллида Ni3Al, легированного Ti и Nb. Использованы результаты рентгеноструктурного, электронно-микроскопического анализа и измерения электросопротивления. Проведена оценка степени дефектности исследованных сплавов с использованием результатов всех трех методов. Определено, что степень совершенства кристаллов при легировании ниобием выше, чем при легировании титаном. Установлен характер и рассчитана величина напряжений, возникающих в кристаллической решетке: растягивающих после легирования и сжимающих после ИПД. Обнаружено значительное увеличение плотности дислокаций, точечных дефектов и кривизны кристаллической решетки в изученных сплавах после ИПД. В сплавах после ИПД образуется наноразмерная структура, но полного разупорядочения интерметаллидной фазы не происходит.

ВЛИЯНИЕ ДЕФОРМАЦИИ В НАКОВАЛЬНЯХ БРИДЖМЕНА НА СТРУКТУРУ, ТВЕРДОСТЬ, КРИТИЧЕСКИЙ ТОК МАССИВНОГО ОБРАЗЦА НА ОСНОВЕ MGB2

АКШЕНЦЕВ Ю.Н., ДЕГТЯРЕВ М.В., ПИЛЮГИН В.П., КРИНИЦИНА Т.П., КУЗНЕЦОВА Е.И., БЛИНОВА Ю.В., СУДАРЕВА С.В., РОМАНОВ Е.П.

Исследована структура и свойства синтезированных массивных образцов на основе MgB2, подвергнутых деформации в наковальнях Бриджмена. В результате деформации образуется мелкокристаллическая структура фазы MgB2, усиливается связь между зернами, полностью исчезают рыхлые участки фазы MgB2, резко повышается микротвердость.

ОСОБЕННОСТИ РАСПАДА АУСТЕНИТА В ЗОНЕ ТЕРМИЧЕСКОГО ВЛИЯНИЯ ПРИ СВАРКЕ ВЫСОКОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ

ЕФИМЕНКО Л.А., РАМУСЬ А.А., МЕРКУЛОВА А.О.

Исследованы особенности кинетики распада аустенита в зоне термического влияния сварных соединений малоуглеродистых микролегированных высокопрочных сталей. Предложен подход к выбору параметров термического цикла сварки, обеспечивающих эксплуатационные характеристики сварных соединений на уровне не ниже нормативных требований.

СОПРОТИВЛЕНИЕ ВЫСОКОСКОРОСТНОМУ ДЕФОРМИРОВАНИЮ И РАЗРУШЕНИЮ СУБМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ПОСЛЕ ДИНАМИЧЕСКОГО КАНАЛЬНО-УГЛОВОГО ПРЕССОВАНИЯ

БРОДОВА И.Г., ПЕТРОВА А.Н., РАЗОРЕНОВ С.В., ШОРОХОВ Е.В.

Проведено сравнение деформационного поведения при ударном сжатии субмикрокристаллических, полученных динамическим канально-угловым прессованием, и крупнокристаллических промышленных алюминиевых сплавов АМц (химический состав Al–1.5 Mn–0.1 Zn–0.05 Cu–0.6 Si–0.7 Fe мас. %), В95 (Al–7.0 Zn–2.3 Mg–1.8 Cu–0.5 Si–0.5 Fe–0.25 Cr мас. %) и технического алюминия А7 (не менее 99.7Al–до 0.15 Fe–до 0.15 Si мас. %). Путем анализа экспериментальных профилей скорости свободной поверхности образцов были определены динамический предел упругости HEL, предел текучести Y и откольная прочность sp при скорости деформирования (1.2–3) 105 с-1. Обнаружено, что при переходе всех исследованных материалов в субмикрокристаллическое состояние (размер кристаллитов 200–700 нм) динамический предел упругости и предел текучести повышаются. Самое высокое значение Y имеет субмикрокристаллический сплав В95, а самое низкое – субмикрокристаллический алюминий А7. Влияние размера зерна на откольную прочность неоднозначно. Значения sp субмикрокристаллических сплавов составляют 1.32–1.36 ГПа. Субмикрокристаллические сплав В95 и технический алюминий А7 демонстрируют уменьшение откольной прочности, а откольная прочность сплава АМц незначительно повышается с уменьшением размера зерна.

О МЕХАНИЗМЕ ПРИРАБОТКИ ПРИ ИСПЫТАНИИ НА ИЗНОС БАББИТА Б83

ВАЛЕЕВА А.Х., ВАЛЕЕВ И.Ш., ФАЗЛЫАХМЕТОВ Р.Ф., ПШЕНИЧНЮК А.И.

На основе анализа изменения структуры литого баббита Б83 в процессе испытаний на износ и сравнения кривых изнашивания литого баббита и электроосажденного покрытия, такого же фазового состава, предложен механизм износа на стадии приработки Б83, сводящийся к диспергированию крупных интерметаллидных частиц -фазы, впрессовыванию частиц скола в мягкую пластичную матрицу и формированию достаточно однородного и равномерно замощенного твердыми мелкими частицами покрытия.

АТОМИСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ САМОДИФФУЗИИ В -U И

СМИРНОВА Д.Е., КУКСИН А.Ю., СТАРИКОВ С.В., СТЕГАЙЛОВ В.В.

Представлены результаты исследования самодиффузии в чистом гамма-уране и в металлических сплавах U–Mo. Расчеты выполнены методом атомистического моделирования с помощью межатомных потенциалов, основанных на модели погруженного атома и ее модификациях. Проведена верификация предложенных потенциалов путем расчета термодинамических и механических свойств урана и сплавов U–Mo. Для гамма-урана и сплава, содержащего 9 вес. % молибдена, рассчитаны энергии образования точечных дефектов и коэффициенты диффузии атомов вследствие диффузии дефектов; проведена оценка коэффициентов самодиффузии урана и молибдена. На основании полученных данных сделан вывод о том, что экспериментально наблюдаемые особенности самодиффузии в гамма-уране могут быть объяснены преобладанием междоузельного механизма.

О ВЛИЯНИИ ВЕЛИЧИНЫ ОБМЕННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В “ГАНТЕЛЬНОЙ” ПОЗИЦИИ НА ТЕМПЕРАТУРУ КЮРИ В РОМБОЭДРИЧЕСКОЙ ФАЗЕ GD2FE17

МЕДВЕДЕВ М.В., НЕКРАСОВ И.А.

Одной из важных задач улучшения магнитных свойств технологически перспективных интерметаллидов с высоким содержанием железа R2Fe17 (R – редкоземельный элемент) является повышение температуры Кюри ТC. Существует гипотеза, что можно заметно повысить ТC в таких сплавах за счет синтеза систем с парами атомов, связанных сильным обменным взаимодействием, как, например, пара атомов железа в так называемой “гантельной” позиции в системах типа R2Fe17. В настоящей работе на примере ромбоэдрической фазы Gd2Fe17 в рамках модели Гайзенберга для классических спинов показано, что изменение величины обменного взаимодействия для димерной пары атомов Fe–Fe в “гантельной” позиции от нулевого до бесконечно большого приводит к изменению ТC не более чем, на 10%. Таким образом, создание ферромагнитных систем с димерами магнитных атомов, связанных сильным короткодействующим обменом, которые при этом не образуют бесконечный магнитный кластер, не может радикально увеличить температуру Кюри ТC.

РАВНОВЕСНЫЕ СОСТОЯНИЯ ПЛОСКИХ МАССИВОВ МАГНИТНЫХ ДИПОЛЕЙ С УЧЕТОМ ОБМЕННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

ШУТЫЙ А.М., СЕМЕНЦОВ Д.И.

Исследованы равновесные состояния плоских квадратных массивов магнитных диполей. Показано, что при наличии обменного взаимодействия основными равновесными состояниями являются конфигурации с ориентацией диполей вдоль диагонали системы, вдоль ее стороны, а также вихревые конфигурации, различающиеся по расположению центра вихря и по величине магнитного момента системы. Рассмотрены условия переходов между равновесными конфигурациями с помощью действующего на весь массив плоскостного поля и локального нормального поля, действующего на часть входящих в систему диполей. Показана возможность переходов между конфигурациями и изменение суммарного магнитного момента при воздействии на отдельные диполи системы.