Физика металлов и металловедение

ТЕКСТУРА И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛЕНТ-ПОДЛОЖЕК ИЗ БИНАРНЫХ И ТРОЙНЫХ МЕДНЫХ СПЛАВОВ ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ

ХЛЕБНИКОВА Ю.В., РОДИОНОВ Д.П., ГЕРВАСЬЕВА И.В., СУАРИДЗЕ Т.Р., ЕГОРОВА Л.Ю., АКШЕНЦЕВ Ю.Н., КАЗАНЦЕВ В.А.

Проведено исследование процесса текстурообразования в лентах из ряда бинарных и тройных медных сплавов при холодной деформации прокаткой со степенями 98.6–99% и последующем рекристаллизационном отжиге. Показана принципиальная возможность создания многокомпонентных сплавов на базе бинарного Cu–30% Ni, дополнительно легированного элементами, упрочняющими ГЦК-матрицу, такими, как железо или хром. Возможность получения совершенной кубической текстуры в тонкой ленте из бинарных и тройных медных сплавов открывает перспективу использования их в качестве подложек в технологии производства ВТСП-кабелей второго поколения. Определены оптимальные режимы отжига, позволяющие получить в сплавах CuМе и Cu(30–40)NiMe (Me = Fe, Cr, Mn) совершенную биаксиальную текстуру с содержанием кубических зерен {001} 100 на поверхности ленты более 94%. Оценка механических свойств текстурованных лент из исследованных сплавов демонстрирует превышение предела текучести в 2.5–4.5 раза по сравнению с текстурованной лентой из чистой меди.

РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ НИКЕЛЯ ПРИ НАГРЕВЕ НИЖЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕРМОАКТИВИРУЕМОГО ЗАРОЖДЕНИЯ

КРАСНОПЕРОВА Ю.Г., ВОРОНОВА Л.М., ДЕГТЯРЕВ М.В., ЧАЩУХИНА Т.И., РЕСНИНА Н.Н.

Изучены закономерности роста зерна при низкотемпературной рекристаллизации никеля (99.98% Ni) со структурой различного типа, сформированной в ходе деформации в наковальнях Бриджмена. Методом дифференциальной сканирующей калориметрии выявлено уменьшение запасенной энергии деформации на стадии субмикрокристаллической структуры. Проведение изотермических отжигов длительностью до 64 ч позволило показать, что низкотемпературная рекристаллизация как в смешанной, так и в СМК-структуре развивается путем роста отдельных центров, сформированных при деформации. В результате при низкотемпературной рекристаллизации однородная субмикрозернистая структура в никеле не формируется.

ФАЗОВЫЙ СОСТАВ, СТРУКТУРНОЕ СОСТОЯНИЕ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА НАНОКОМПОЗИТОВ СОСТАВА (FE,CR)75C25: МЕХАНОСИНТЕЗ, ИЗОХРОННЫЕ ОТЖИГИ

ЧУЛКИНА А.А., УЛЬЯНОВ А.И., УЛЬЯНОВ А.Л., БАРАНОВА И.А., ЗАГАЙНОВ А.В., ЕЛСУКОВ Е.П.

Исследовано влияние легирующего элемента Cr на структуру, параметры сверхтонких взаимодействий, магнитные свойства нанокомпозитов составов (Fe1 - xCrx)75C25, где х = 0.01–0.10, полученных механическим синтезом c последующим отжигом. Установлено, что легирование хромом понижает коэрцитивную силу, намагниченность насыщения и температуру Кюри цементита. В то же время легирование хромом повышает стабильность цементита к термическим воздействиям.

ДЕФОРМАЦИОННОЕ ПОВЕДЕНИЕ МЕДИ В УСЛОВИЯХ НАГРУЖЕНИЯ СФЕРИЧЕСКИ СХОДЯЩИМИСЯ УДАРНЫМИ ВОЛНАМИ. ВЫСОКОИНТЕНСИВНЫЙ РЕЖИМ НАГРУЖЕНИЯ

ДОБРОМЫСЛОВ А.В., ТАЛУЦ Н.И., КОЗЛОВ Е.А., ПЕТРОВЦЕВ А.В., САПОЖНИКОВ А.Т., ЮСУПОВ Д.Т.

Методами рентгеноструктурного анализа, оптической металлографии, просвечивающей электронной микроскопии и измерением микротвердости проведено послойное изучение структуры шара из меди диаметром 64 мм после нагружения сферически сходящимися ударными волнами. Обнаружено, что высокоскоростная пластическая деформация меди при реализованных условиях нагружения осуществляется главным образом скольжением, а в средних и глубоких слоях также образованием полос локализации деформации по границам зерен. На макроуровне наблюдаются полосы сдвига, а на микроуровне –однородная дислокационная структура, микрополосы, микродвойники, полосовая структура и дислокационные вакансионные петли.

ПОВЫШЕНИЕ УДАРНОЙ ВЯЗКОСТИ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ ПРИ ОБРАЗОВАНИИ БЕСКАРБИДНОГО БЕЙНИТА

КАЛЕТИН А.Ю., РЫЖКОВ А.Г., КАЛЕТИНА Ю.В.

Исследована структура и определены механические свойства хромоникельмолибденовых сталей с содержанием углерода от 0.1 до 0.4% после медленного непрерывного охлаждения в бейнитной области. Показано, что при содержании углерода около 0.10–0.15%, а также при дополнительном легировании кремнием и алюминием после такой термообработки в стали образуется структура бескарбидного бейнита и наблюдается существенное повышение ударной вязкости по сравнению с бейнитом, содержащим карбидные выделения. Повышение уровня вязкости связывается с присутствием в бескарбидном бейните значительного количества обогащенного углеродом остаточного аустенита.

ПЕРЕСТРОЙКА НАНОСТРУКТУРЫ СТАЛИ ODS EUROFER ПОСЛЕ ОБЛУЧЕНИЯ ДО ДОЗЫ 32 СНА

LINDAU R., MOSLANG A., VLADIMIROV P.

Проведено исследование наноструктуры стали ODS Eurofer (9%-CrWVTa + 0.5%Y2O3) после облучения ионами железа до повреждающей дозы 32 сна (смещений на атом). Эта сталь в исходном состоянии характеризуется наличием значительного числа ( 1024 м-3) наноразмерных (2–4 нм) кластеров, содержащих атомы V, Y, O и N. Анализ распределения различных химических элементов в исследованных объемах выявил изменение состава матрицы и наноразмерных кластеров под облучением. Проведено сравнение полученных данных с результатами реакторного облучения стали ODS Eurofer до дозы 32 сна.

СТРУКТУРА И СВОЙСТВА СТАЛЬНОЙ ПОЛОСЫ ИЗ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО МОСТА ГАРИНА-МИХАЙЛОВСКОГО В НОВОСИБИРСКЕ

НИКУЛИНА А.А., СМИРНОВ А.И., ПОПЕЛЮХ А.И., БАТАЕВ А.А., ПОПЕЛЮХ П.А.

Приведены результаты исследования структуры и механических свойств стальной полосы из первого железнодорожного моста через реку Обь, построенного 120 лет назад. Сталь для строительства была выплавлена на Урале на Воткинском заводе в конце 19 века. В работе проанализирован химический состав стали, проведено сравнение качества материала с современными аналогами. Установлено, что сталь, использованная при изготовлении моста, характеризуется низким содержанием серы и фосфора. В то же время в металле наблюдается повышенное содержание неметаллических включений. Присутствие ориентированных в направлении прокатки включений благоприятно отражается на усталостной трещиностойкости стали. Торможение трещин происходит на границах между включениями и металлической матрицей.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЛОКАЛЬНОЙ АТОМНОЙ СТРУКТУРЫ СПЛАВОВ CU–NI, CU–MN МЕТОДОМ ПРОТЯЖЕННЫХ ТОНКИХ СТРУКТУР СПЕКТРОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОНОВ

БАКИЕВА О.Р., НЕМЦОВА О.М., ГАЙ Д.Е.

Рассматривается возможность анализа локальной атомной структуры по сильно перекрывающимся экспериментальным EELFS-спектрам двух различных химических элементов. С поверхности сплавов CuxNi1 - x и CuxMn1 - x (х = 0.5) получены М2,3 спектры протяженных тонких структур энергетических потерь электронов. Предложена методика определения параметров локальной атомной структуры (координационные числа, длина химической связи и параметры их дисперсии) ближайшего атомного окружения сверхтонких (1–5 нм) поверхностных слоев двухкомпонентных сплавов 3d-металлов из перекрывающихся протяженных тонких структур спектров энергетических потерь электронов. Методика апробирована на экспериментальных M2,3 EELFS-спектрах поверхности тестовых сплавов Cu50Ni50 и Cu50Mn50.

МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНКУРЕНТНОГО РОСТА ЗЕРЕН ПРИ НАПРАВЛЕННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ НИКЕЛЕВОГО ЖАРОПРОЧНОГО СПЛАВА

ПОЗДНЯКОВ А.Н., МОНАСТЫРСКИЙ В.П., ЕРШОВ М.Ю., МОНАСТЫРСКИЙ А.В.

С помощью численного моделирования в модуле CAFE системы ProCAST проведено систематическое исследование конкурентного роста зерен в тонкой пластине в широком диапазоне значений градиента температуры и скорости кристаллизации. Установлено, что результат моделирования сходящихся зерен зависит от единственного параметра – отношения величины опережения зерна с преимущественной ориентацией к размеру ячейки расчетной сетки. Размер ячейки, таким образом, является важным настроечным параметром модели и должен быть согласован с параметрами дендритной структуры при данных условиях роста. Зерно с преимущественной ориентацией всегда вытесняет расходящиеся с ним зерна. Сходящиеся зерна вытесняются, если их отклонение от вектора градиента температуры превышает 20°. При меньших углах отклонения результат конкурентного роста зависит от размера расчетной ячейки и изменяется от совместного роста (при размере ячейки 5 мкм) до вытеснения зерна с преимущественной ориентацией (размер ячейки 20 мкм). Однако все результаты моделирования согласуются с экспериментальными данными, известными из литературных источников. Для эффективного отбора зерен с преимущественной ориентацией благоприятны режимы с невысоким градиентом температуры и большой скоростью роста.

ПЛЕНОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ СИСТЕМЫ ТАНТАЛ–КАДМИЙ: ПОЛУЧЕНИЕ, ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И СТРУКТУРА

ТУЛЕУШЕВ Ю.Ж., ВОЛОДИН В.Н., ЖАКАНБАЕВ Е.А.

Ионно-плазменным распылением и соосаждением ультрадисперсных частиц Ta и Cd впервые получены твердые растворы – сплавы до концентрации 66.2 ат. % Cd в виде покрытий, что является подтверждением термофлуктуационного плавления и коалесценции малых частиц. При формировании покрытий нанослоями тантала и кадмия происходит взаимное растворение компонент с образованием твердых растворов одного металла в другом. При концентрации Cd более 44.4 ат. % в сплавах происходит смена тетрагональной решетки на объемно-центрированную кубическую решетку -. Начиная с 74.4 ат. %, кадмий формирует свой тип гексагональной решетки, а танал в покрытиях представлен аморфной фазой. Констатировано образование твердых растворов внедрения на основе и Cd и замещения на основе -. При 700°C кадмий из твердых растворов на основе тантала испаряется с образованием пористого тантала, а из покрытий, представленных смесью твердого раствора тантала в кадмии и аморфного Та образуется тантал с чрезвычайно развитой поверхностью. Полученные материалы на основе тантала предполагают технологическое использование результатов исследования.

АНАЛИТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДОМЕННОЙ ГРАНИЦЫ НЕЕЛЯ С ЛОГАРИФМИЧЕСКИМ ИЗМЕНЕНИЕМ НАМАГНИЧЕННОСТИ В ДОВОРОТАХ

СЕМЕНОВ В.С.

Согласно экспериментальным и теоретическим исследованиям, одномерная 180° доменная граница Нееля разбивается на три области: центральная область (ядро) и два симметрично расположенных относительно ядра боковых доворота. Предложена аналитическая модель, в которой для описания изменения намагниченности в доворотах используется логарифмическая зависимость. При поиске равновесного состояния используются два переменных параметра (угол поворота намагниченности в ядре и ширина ядра). При численном вычислении составляющих полной энергии (обменной энергии, энергии анизотропии и магнитостатической энергии) используется равный шаг разбиения как в области ядра, так и в протяженных доворотах. Показано, что с ростом толщины пленки от 10 нм до 50 нм уменьшается ширина ядра и значительно увеличивается ширина доворотов.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СУПЕРЛОКАЛИЗАЦИИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ В МОНОКРИСТАЛЛАХ СПЛАВОВ СО СВЕРХСТРУКТУРОЙ L12

СОЛОВЬЕВА Ю.В., ФАХРУТДИНОВА Я.Д., СТАРЕНЧЕНКО В.А.

В численном эксперименте исследованы процессы суперлокализации пластической деформации сплавов со сверхструктурой L12. Проводится синтез модели дислокационной кинетики деформационного и термического упрочнения элемента деформируемой среды с моделью механики макропластической деформации, описываемой в терминах упругопластической среды. Показано, что суперлокализация пластической деформации определяется наличием концентраторов напряжений и немонотонным упрочнением элемента деформируемой среды. Многократная немонотонность упрочнения элемента среды может служить причиной множественности полос макроскопической локализации деформации.

МОРФОЛОГИЯ И КРИСТАЛЛОГЕОМЕТРИЯ ВЫДЕЛЕНИЙ МЕДЬСОДЕРЖАЩЕЙ ФАЗЫ И ДИСПЕРСИОННОЕ УПРОЧНЕНИЕ ПЕРЛИТНОЙ СТАЛИ FE–C–MN–CU И FE–C–MN–CU–V

ИЗОТОВ В.И., КОМКОВ Н.А., ФИЛИППОВ Г.А.

Изучены особенности выделения в стали Fe–C–Mn–Cu частиц меди (Cu-фазы) размером 10–30 нм при перлитном превращении и последующем отпуске в интервале температур 500–650°C. Показано, что Cu-фаза выделяется после завершения перлитного превращения на пластинах цементита и в ферритных промежутках (преимущественно на дислокациях). В стали Fe–C–Mn–Cu–V исследовано влияние выделений карбида ванадия на межфазной границе при перлитном превращении на процесс выделения частиц Cu-фазы при последующем отпуске. Оценен эффект дисперсионного упрочнения перлитной стали от выделений частиц Cu-фазы.