Физика металлов и металловедение

НОВАЯ МОДЕЛЬ ЗЕРНОГРАНИЧНОЙ СЕГРЕГАЦИИ С ОБРАЗОВАНИЕМ В ГРАНИЦЕ ЗЕРНА АТОМНЫХ КОМПЛЕКСОВ

БОКШТЕЙН Б.С., ЕСИН В.А., РОДИН А.О.

Рассмотрен процесс зернограничной сегрегации в предположении, что в границе зерна возможно образование ассоциатов (атомных комплексов) состава, соответствующего ближайшему по фазовой диаграмме химическому соединению. ГЗ рассмотрена как двухкомпонентная смесь атомов А и В, которые могут находиться в свободном и связанном состояниях (в комплексе). Рассмотрены случаи образования комплексов произвольного состава и комплексов типа АВ. Показано, что взаимодействие атомов в ГЗ, приводящее к образованию комплексов, несмотря на отсутствие сегрегации (b = 1), приводит к обогащению ГЗ атомами примеси. Показано, что при некоторых условиях на изотерме ЗГС может наблюдаться насыщение, соответствующее химическому составу комплекса.

ПЕРЕМЕННОЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ПРОВОДЯЩЕМ КОМПОЗИТЕ С МАГНИТНЫМИ ВОЛОКНАМИ

КОШТОВНЫЙ Р.И., ОРЕЛ С.М.

Найдено распределение переменного электромагнитного поля в проводящем волокнистом композите конечной длины, компоненты которого различаются по магнитным и электрическим свойствам. Определена геометрия скин-слоя и проведена оценка степени однородности магнитного поля внутри образцов, представляющих собой систему регулярно расположенных в матрице волокон. Исследованы особенности распределения магнитного поля и вихревых токов, обусловленные наличием границ раздела между разнородными материалами, магнитными свойствами, размерами и взаимным расположением включений.

К ТЕОРИИ ЗЕРНОГРАНИЧНОЙ ДИФФУЗИИ В НАНОСТРУКТУРНЫХ МАТЕРИАЛАХ

КЕСАРЕВ А.Г., КОНДРАТЬЕВ В.В., ЛОМАЕВ И.Л.

Используя асимптотический метод решения диффузионных уравнений и преобразование Лапласа, дано обобщение теории зернограничной диффузии на случай сильно меняющегося вблизи структурных границ зерен коэффициента объемной диффузии при условиях отжига, соответствующих в обычных поликристаллах режиму С. Проведен анализ измеряемой в диффузионном эксперименте слоевой активности и на примере меди показано радикальное ее отличие от случая равновесных границ. Представлены результаты численных расчетов и качественные оценки, позволившие установить область применимости предлагаемого подхода.

ВЛИЯНИЕ ИЗОХРОННОГО ОТЖИГА НА МАГНИТНЫЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИТОВ TI–AL–CO И TI–AL

АКОПОВ Ф.Х., ЧХАРТИШВИЛИ И.В., ГАЛУСТАШВИЛИ М.В., ДРИАЕВ Д.Г., ГАБУНИЯ В.М., ЦАКАДЗЕ С. ДЖ.

Металлокомпозиты Ti–Al и Ti–Al–Co, получены ударно-волновым компактированием с использованием взрывчатых веществ гексогена и аммонита. Исследовались микроструктура, микротвердость, а также температурные спектры действительной части комплексной магнитной восприимчивости ’(T). Измерения проводились в процессе изохронного отжига после последовательных ступеней нагрева образцов через каждые 50°C. Значения , соответствующие изотермическим сечениям спектров при 140 К и 400 К, в зависимости от температуры изохронного отжига ’(Тотж) представлены кривыми, имеющими несимметричную колоколообразную форму. Максимум этих кривых находится в области температуры полиморфного превращения кобальта . Обсуждаются возможные причины такого поведения .

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ГЕНЕРАЦИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН ВБЛИЗИ МАГНИТНЫХ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ 2-ГО РОДА “ПОРЯДОК–БЕСПОРЯДОК” И “ПОРЯДОК–ПОРЯДОК”

ИЛЬЯСОВ Р.С., ГЛАВАТСКИХ М.Ю.

Теоретически и экспериментально установлена общая закономерность изменения эффективности электромагнитной генерации акустических волн вблизи температур магнитных фазовых переходов второго рода, характерная как для переходов “порядок – беспорядок” (точка Кюри в изотропных ферромагнетиках), так и “порядок – порядок” (переходы “легкая ось–угловая фаза” и “угловая фаза–легкая плоскость” в одноосных магнетиках), заключающаяся в том, что пик эффективности точно соответствует этим температурам при любых значениях магнитного поля, даже в тех случаях, когда в магнитном поле эти температуры перестают быть точками фазовых переходов.

ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ ЗЕРЕН МАЛОГАБАРИТНЫХ СЛИТКОВ ИНТЕРМЕТАЛЛИДНЫХ СПЛАВОВ TI–46AL–8NB И TI–46AL–8TA С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАССИВНОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ

ИМАЕВ В.М., ОЛЕНЕВА Т.И., ХИСМАТУЛЛИН Т.Г., ИМАЕВ Р.М., ВАЛИЕВ Р.З., ФЕХТ Г.-Й.

Проведена оценка эффективности измельчения колоний/зерен литой структуры слитков 13 ? 150 мм сплавов Ti–46Al–8Nb и Ti–46Al–8Ta (ат. %) с помощью термической обработки с использованием массивного превращения. Показано, что исходную крупнозернистую литую структуру исследованных сплавов удается измельчить с помощью массивного превращения без использования трудоемкой горячей деформации. Предложенный метод является эффективным для сплавов, содержащих легирующие элементы, замедляющие диффузию в сплавах, что позволяет получить массивную -фазу при умеренных скоростях охлаждения. Методом рентгеноструктурного анализа показано, что массивная -фаза характеризуется пониженным значением параметра тетрагональности, который удается восстановить последующим высокотемпературным старением.

СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В КВАЗИКРИСТАЛЛООБРАЗУЮЩИХ СПЛАВАХ AL–CU–FE И ДЕФЕКТЫ ИКОСАЭДРИЧЕСКОЙ ФАЗЫ

ШАЛАЕВА Е.В., ПРЕКУЛ А.Ф.

Методом просвечивающей электронной микроскопии исследованы структурно-фазовые превращения и дефекты образующейся икосаэдрической (i) фазы при изотермических отжигах (Тотж = 550–700°С) закаленных квазикристаллообразующих сплавов Al61Cu26Fe13, Al63Cu25Fe12 ( -твердый раствор + i-фаза). Установлено, что в сплаве Al63Cu25Fe12 осуществляется обратимое превращение i R-аппроксимант, а в сплаве Al61Cu26Fe13 формируется однофазная i-структура с областями с высокой плотностью хаотических плоских дефектов (Тотж = 550°С), частично отжигаемых при 650°С. Наблюдаемые дефекты – это, главным образом, ультратонкие прослойки до 3–5 нм (врастания) по квазиплоскостям с осями А5i с несовершенной декагональной квазикристаллической структурой. В качестве основного предлагается ростовый механизм формирования дефектов при превращении i. Обсуждается роль состава сплава и низкотемпературного превращения 3С-фаза для реализации предлагаемого механизма.

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ПРЕССОВОК И ЛИСТОВ ИЗ СПЛАВА СИСТЕМЫ AL–CU–LI, УПРОЧНЕННЫХ ЧАСТИЦАМИ AL2CULI(N1)

ШАМРАЙ В.Ф., ТИМОФЕЕВ В.Н., ГРУШКО О.Е.

Методами рентгеновского и электронно-микроскопического анализов выполнено исследование структурных состояний материала прессовок и листов из сплава системы алюминий–медь–литий с содержанием лития, отвечающим области равновесия твердого раствора с фазой Т1(Al2CuLi). В прессованных полосах формируется типичная для прессованных изделий из алюминийлитиевых сплавов многокомпонентная текстура: Bs {110} 112 , Cu {211} 111 , S {123} hkl ). Их микроструктура характеризовалась наличием полос скольжений, ориентированных в направлении прокатки. Образование пластинчатых выделений фазы Т1 на границах полос скольжений в процессе деформации стимулируется, по-видимому, частичными дислокациями Шокли. В горячекатаных листах сформирована необычно интенсивная практически однокомпонентная текстура типа Ex1 {011} 111 , возникновение которой в значительной мере, обусловлено перекрестной прокаткой листов. Пониженные прочностные характеристики исследованных листов связываются с резким ориентированным характером структуры, как матричной фазы, так и упрочняющей Т1-фазы. Присутствующая в материале квазикристаллическая фаза Т2 и выделения фазы существенного влияния на уровень механических свойств не оказывают.

ВОЗНИКНОВЕНИЕ ФЕРРОМАГНЕТИЗМА В ПСЕВДОБИНАРНЫХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ PRNI5 - XCUX (2.5 X 5)

ЕРМОЛЕНКО А.С., КОРОЛЕВ А.В., ИВАНОВА Г.В.

Исследованы структура и магнитные свойства сплавов PrNi5 - xCux в области концентраций 2.5 х 5. Показано, что в этой области составов реализуются однофазные твердые растворы с гексагональной структурой типа CaCu5. Установлено, что при введении никеля в парамагнетик Ван Флека PrCu5 основное состояние сплавов с х4.3 становится ферромагнитным. Все исследованные сплавы обладают большой магнитокристаллической анизотропией типа “легкая базисная плоскость”. С учетом ранее опубликованных данных построена полная магнитная фазовая диаграмма системы PrNi5-xCux, характеризуемая двумя максимумами на зависимости температуры Кюри от концентрации. Показано, что предложенная ранее модель влияния локальных хаотических кристаллических полей на магнитное состояние ионов Pr3 + в сплавах с низкой концентрацией меди применима и для объяснения магнитных свойств сплавов с низкой концентрацией никеля. Результаты работы подтверждают гипотезу об определяющей роли локальных нерегулярных кристаллических полей в формировании магнитных свойств псевдобинарных интерметаллидов PrNi5-xCux.

ДИФФУЗИЯ САМАРИЯ В ИРИДИЙ ИЗ ПАДАЮЩЕГО ПОТОКА АТОМОВ САМАРИЯ НА ИРИДИЙ ПОКРЫТЫЙ МОНОСЛОЕМ ГРАФИТА

ОРУДЖОВ А.К., ДАШДЕМИРОВ А.О., ЕЛЧИЕВА А.К.

Методами термодесорбционной спектроскопии обнаружена эффективная диффузия атомов Sm в Ir(111), стимулированная монослоем графита на поверхности иридия. Показано, что эффективность диффузии с монослоем графита на иридии в 106 107 раз выше при отсутствии монослоя графита. Определены энергии активации диффузии атомов Sm в иридий Е = 5.5 эВ и из иридия Е = 6.3 эВ. Иридиевые ленты с насыщенным самарием приповерхностной областью могут быть использованы как эффективные источники ионов Sm (либо атомов Sm), плотность потока которых изменялась в интервале 4 ? 109 см-2 с-1 < < 3 ? 1011 см-2 с-1 при изменении температуры ленты в диапазоне 1830 K < T < 2110 K; при постоянной температуре ленты поток Sm поддерживался постоянным в течение многих часов. После контакта с атмосферой и откачки воздуха насыщенная самарием иридиевая лента сохраняла способность работать как источник потока самария.

КИНК-ЭФФЕКТ ПРИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ГЕНЕРАЦИИ УЛЬТРАЗВУКА В ИЗОТРОПНЫХ ФЕРРОМАГНЕТИКАХ

БОРОВКОВА М.А., ИЛЬЯСОВ Р.С., ФЕДОРОВА Н.В.

Экспериментально исследовано влияние анизотропии формы на полевые зависимости ЭДС двойного электромагнитно-акустического преобразования в образцах инварного сплава 29НК в области высоких температур ниже точки Кюри. Показано, что при постоянной температуре величина поляризующего поля, в котором происходит скачкообразная генерация ультразвука, определяется размагничивающим фактором образца, а наблюдаемая аномалия электромагнитно-акустического преобразования обусловлена кинк-эффектом.

ОЦЕНКА ЗНАЧЕНИЙ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВТОРОГО ПОРЯДКА В БИНАРНЫХ СПЛАВАХ ПО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИМ ДАННЫМ

БОЛЬШОВ Л.А., БОГДАНОВ В.И., ГОРБУНОВ В.А.

По экспериментальным термодинамическим данным оценены значения термодинамических параметров взаимодействия второго порядка в малоконцентрированных бинарных твердых растворах замещения для двадцати семи систем. Намечены возможности использования этих данных для проверки результатов первопринципных расчетов электронной теории сплавов. Установлено, что для большинства рассмотренных систем знак величины параметра взаимодействия второго порядка противоположен знаку вагнеровского параметра взаимодействия. Для твердых растворов молибдена в хроме при температуре 1471 К значения термодинамического параметра взаимодействия второго порядка и энтальпийного параметра первого порядка связаны со значением вагнеровского параметра взаимодействия формулами, отвечающими модели, в которой трехчастичное взаимодействие отсутствует, а радиус парного взаимодействия соответствует ближайшей координационной сфере. При этом потенциал парного взаимодействия не зависит от температуры. Для твердых растворов платины в кобальте при температуре 1273 К величина вагнеровского параметра взаимодействия, вычисленная в приближении гамильтониана Изинга с использованием эффективных парных взаимодействий, оцененных в литературе методами электронной теории сплавов, согласуется по знаку и по порядку величины с экспериментальным значением.

ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОМ НА ЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА И СТРУКТУРУ СПЛАВА CU3PD

КОУРОВ Н.И., ПУШИН В.Г., БУЙНОВА Л.Н., КОРОЛЕВ А.В., КОРОТИН М.А., КНЯЗЕВ Ю.В., ГОХФЕЛЬД Н.В.

Исследовано изменение электрических и магнитных свойств в атомно-упорядоченном сплаве Cu3Pd при однопроцентной добавке атомов железа. В результате зонных расчетов и измерений оптических свойств рассмотрена перестройка электронной структуры при переходе от бинарного Cu3Pd к тройному сплаву Cu74.25Pd24.75Fe1. Аттестацию микроструктурного состояния выполняли методами просвечивающей дифракционной электронной микроскопии.

МИКРОСТРУКТУРА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПЛАСТИЧНОСТЬ ЛИТЫХ ИНТЕРМЕТАЛЛИДНЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ -TIAL

ИМАЕВ В., ХИСМАТУЛЛИН Т., ИМАЕВ Р.

Проведена оценка технологической пластичности бинарных и легированных -алюминидов титана путем проведения испытаний на сжатие при Т = 1000°С. Технологическая пластичность возрастает с уменьшением размера зерен/колоний и увеличением количества ?-стабилизирующих элементов в сплавах. Наилучшими технологическими свойствами обладают сплавы, затвердевающие полностью через ?-фазу, содержащие ?-стабилизирующие добавки ниобия, молибдена, а также микродобавки бора, характеризующиеся малым размером кристаллитов в литом состоянии, в которых с помощью термической обработки удается существенно уменьшить долю пластинчатой составляющей и увеличить содержание ?(B2)-фазы. Для наиболее технологичного сплава проведены испытания на растяжение в литом состоянии. В интервале температур Т = 900–1100°С были достигнуты сверхпластические удлинения.

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И СКОРОСТИ ГЕНЕРАЦИИ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ НА ПРОЦЕССЫ ДЕФОРМАЦИОННО-ИНДУЦИРОВАННОЙ СЕГРЕГАЦИИ В СПЛАВЕ FE–CR–NI

СТАРИКОВ С.А., КУЗНЕЦОВ А.Р., САГАРАДЗЕ В.В., ПЕЧЕНКИН В.А., СТЕПАНОВ И.А.

Исследован процесс сегрегации никеля на границах зерен в сплаве Fe–Cr–Ni при интенсивной пластической деформации в зависимости от температуры. Кинетика формирования сегрегаций изучалась путем численного решения уравнений диффузии, учитывающих рождение и поглощение точечных дефектов, а также их взаимную рекомбинацию. Показано, что концентрация Ni на границе зерен понижается при повышении температуры, и при T 600 K сегрегации не образуются, что согласуется с экспериментом. Зависимость степени сегрегации Ni от скорости генерации точечных дефектов имеет немонотонный характер с максимумом в области средних скоростей генерации, что качественно соответствует аналогичной зависимости при радиационно-индуцированной сегрегации никеля в данном сплаве.