Физика металлов и металловедение

Investigation of the Interdiffusion and Kirkendall Effect in the Co-Ni-Fe System: II. Effective and Partial Coefficients of Interdiffusion

Ugaste Yu. E., Kodentsov A.A., van Loo F.

Определены эффективные и парциальные коэффициенты взаимной диффузии компонентов в системе Co-Fe-Ni для температуры 1100°С на основе полученных авторами экспериментальных данных [4] по распределению концентрации и эффекту Киркендалла в семи диффузионных зонах этой системы. Анализируются возможности использования этих коэффициентов для интерпретации особенностей процесса взаимной диффузии в трехкомпонентной системе, а также для расчета концентрационных профилей диффузии компонентов при заданных начальных и граничных условиях.

ОБЪЕМНАЯ ДИФФУЗИЯ ЖЕЛЕЗА, КОБАЛЬТА И РОДИЯ В МОНОКРИСТАЛЛАХ ИРИДИЯ

ЕРМАКОВ А.В., КЛОЦМАН С.М., МАТВЕЕВ С.А., ТАТАРИНОВА Г.Н., ТИМОФЕЕВ А.Н., КУЗЬМЕНКО Г.Ф., РУДЕНКО В.К., ТИМОФЕЕВ Н.И.

После одновременной объемной диффузии в условиях сверхвысокого вакуума в интервале температур 1540-1780 К (0.57-0.66T m) методом вторично-ионной масс-спектрометрии измерены коэффициенты диффузии кобальта, железа и родия в монокристаллах иридия и параметры температурной зависимости коэффициентов объемной диффузии кобальта. Получены оценки параметров, характеризующих комплексы вакансий с атомными зондами в иридии. Сделан вывод, что комплексы вакансий с этими атомными зондами обладают в иридии устойчивыми локальными магнитными моментами. Сделаны оценки энергий взаимодействий партнеров в таких комплексах.

ЭВОЛЮЦИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ СВОЙСТВ В СПЛАВАХ ТI 50NI 50 _ ХМЕ Х (МЕ = СU, NI, СО, FЕ, МN) С ЭФФЕКТОМ ПАМЯТИ ФОРМЫ

КОУРОВ Н.И., ПУШИН В.Г., КОРОЛЕВ А.В.

В интервале температур 2-400 К проведены исследования магнитной восприимчивости, электросопротивления и термоэдс сплавов Тi 50Ni 50 _ хМе х (Ме = Сu, Ni, Со, Fе, Мn). Рассматривается изменение электронной зонной структуры вблизи уровня Ферми при мартенситных превращениях типа: В2 ↔ В19', В2 ↔ (R или В19) ↔ В19' и В2 ↔ (R или В19), а также при переходе от сплавов с эффектом памяти формы к сплавам без него в результате легирования интерметаллида ТiNi 3d-металлами.

КРИВИЗНА-КРУЧЕНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ И ДЕФЕКТНАЯ СТРУКТУРА ГРАНИЦ РАЗНОГО ТИПА ПРИ ДЕФОРМАЦИИ СПЛАВА NI 3FЕ В СОСТОЯНИИ С БЛИЖНИМ АТОМНЫМ ПОРЯДКОМ

ПЕРЕВАЛОВА О.Б., КОНЕВА Н.А., КОЗЛОВ Э.В.

Методами просвечивающей дифракционной электронной микроскопии исследована дислокационная структура и кривизна-кручение кристаллической решетки на уровне групп зерен, отдельных зерен и вблизи границ разного типа, а также дефектная структура границ зерен при разных степенях деформации в сплаве Ni 3Fе. Установлены закономерности накопления и релаксации кривизны-кручения кристаллической решетки вблизи тройных стыков и фасеток специальных границ. Обнаружено, что кривизна-кручение кристаллической решетки возникает при тех степенях деформации, когда плотность дислокаций в приграничной области не зависит от плотности зернограничных линий. При деформациях, соответствующих пределу текучести, работа зернограничных источников в зерно приводит к образованию зернограничных линий в границах зерен (микроступенек в плоскости границы), тогда как с ростом степени деформации увеличение плотности зернограничных линий определяется кривизной-кручением кристаллической решетки в приграничных областях, или что то же самое - дальдействую-щими полями напряжений, возникающими в тройных стыках и вблизи фасеток специальных границ.

НОВЫЕ ТВЕРДЫЕ БИОСОВМЕСТИМЫЕ ТОНКОПЛЕНОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ В СИСТЕМАХ TI-CA-C-N-O И TI-ZR-C-N-O ДЛЯ МЕДИЦИНЫ

ШТАНСКИЙ Д.В., ЛЕВАШОВ Е.А., ГЛУШАНКОВА Н.А., ЛЯСОЦКИЙ И.В., РОССИ Ф.

Рассмотрено влияние добавок порошков CaO и ZrO 2 в количестве 10% на макрокинетические особенности процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), структуру и свойства композиционного материала на основе нестехиометрического карбида титана, предназначенного для использования в технологии физического осаждения износостойких биосовместимых тонких пленок. Изучены структура, топографии поверхности, механические и трибологические свойства покрытий. Установлено, что покрытия, нанесенные при оптимальных режимах, обладают высокой твердостью 36-40 ГПа, модулем упругости 260-300 ГПа, высокой величиной упругого восстановления (70-75%) и минимальной пластической деформацией (25-30%), значительно более низким коэффициентом трения по сравнению с традиционными покрытиями TiC и TiN, а также высокой износостойкостью. Показано, что покрытия Ti-Ca-C-N-O и Ti-Zr-C-N-O являются биосовме-стимыми, не токсичными, не вызывают воспалительной реакции при их имплантации под кожу мышей, что в сочетании с высокими трибологическими характеристиками делает их перспективными материалами в качестве имплантатов, работающих под нагрузкой.

ПРОЧНОСТЬ И СТРУКТУРА НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО TI

НОСКОВА Н.И., ПЕРЕТУРИНА И.А., СТОЛЯРОВ В.В., ЕЛКИНА О.А.

Приведены результаты исследования прочности и пластичности нанокристаллического титана ВТ-1. Методом “in situ” изучены особенности процесса пластической деформации при растяжении образцов этого материала в колонне электронного микроскопа. Показано, что при комнатной температуре прочность и пластичность титана в нанокристаллическом состоянии зависят от дефектов его структуры и размера нанозерна. Обнаружено, что в нанокристаллическом состоянии деформационные процессы в титане характеризуются активизацией ротационных мод деформации и микродвой-никованием.

ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ ЗАЭВТЕКТОИДНЫХ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ СО СТРУКТУРАМИ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО РАСПАДА АУСТЕНИТА

МАКАРОВ А.В., СЧАСТЛИВЦЕВ В.М., ТАБАТЧИКОВА Т.И., ЯКОВЛЕВА И.Л., ХЛЕБНИКОВА Ю.В., ЕГОРОВА Л.Ю.

Исследована структура, твердость и износостойкость при абразивном воздействии и трении скольжения продуктов изотермического γ → α-превращения при 330-650°С в сталях У10 (1.00%С) и У15 (1.53%). Установлен непрерывный рост твердости и износостойкости сталей при понижении температуры перлитного распада до 420-500°С, связанный не только с увеличением дисперсности пластинчатого цеметита, но также с повышением твердорастворного упрочнения феррита и дефектности карбидной фазы в тонкопластинчатом перлите. Верхний бейнит, возникающий при 330°С в стали У10 и при 420°С в стали У15, а также сверхмелкодисперсный низкотемпературный перлит, составляющий основу структуры стали У15 после распада при 330°С, уступают в сопротивлении адгезионному и абразивному изнашиванию, а также в способности к деформационному упрочнению при трении структурам тонкопластинчатого перлита, формирующегося при 420-500°С. Структуры изотермического распада сталей У10 и У15 сопоставляются по уровням абразивной износостойкости со структурами закалки и отпуска. Рассмотрено изменение при отжиге (650°С, 5 мин) структурных, прочностных и трибологических характеристик заэвтектоидных сталей, подвергнутых перлитному и бейнитному превращениям при 330 и 500°С.

УСЛОВИЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТРУКТУРЫ ПАКЕТНОГО МАРТЕНСИТА ПРИ ЗАМЕДЛЕННОМ ОХЛАЖДЕНИИ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОГО АУСТЕНИТА

СИМОНОВ Ю.Н.

На базе анализа результатов комплексного исследования кинетики превращений, структуры и характеристик механических свойств низкоуглеродистых сталей сформулированы подходы к разработке химического состава, позволяющие обеспечить получение структуры пакетного мартенсита при медленном охлаждении низкоуглеродистых мартенситных сталей повышенной прочности.

ЗАРОЖДЕНИЕ ТОРЦЕВОЙ ДОМЕННОЙ ГРАНИЦЫ (ТДГ) В ПРИПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ ФЕРРОМАГНЕТИКА, ОБЛАДАЮЩЕГО ПОВЕРХНОСТНОЙ АНИЗОТРОПИЕЙ

ХОДЕНКОВ Г.Е.

Изучается механизм образования 180-градусной ТДГ на неоднородности намагниченности в перпендикулярно намагниченном одноосном ферромагнетике типа “легкая ось” под действием магнитного поля, направленного против намагниченности в объеме образца. В качестве неоднородности рассматривается приповерхностный слой, который существует спонтанно при наличии достаточно сильной поверхностной анизотропии типа “легкая плоскость”. Установлен аналитический критерий образования ТДГ по внешнему магнитному полю, который хорошо согласуется с результатами прямого численного интегрирования уравнений Ландау-Лифшица. Обратное перемагничивание происходит без образования ТДГ и заканчивается при ином значении поля.

ТЕРМИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ МЕХАНОАКТИВИРОВАННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ М/КВАЗИКРИСТАЛЛ AL-CU-FE

ЧЕРДЫНЦЕВ В.В., КАЛОШКИН С.Д., ТОМИЛИН И.А., ШЕЛЕХОВ Е.В., БАЛДОХИН Ю.В., АФОНИНА Е.А.

Метод механической активации использовали для получения металломатричных композитов. В настоящей работе в качестве наполнителя использовали квазикристаллический порошок Al 65Cu 23Fe 12, полученный механическим сплавлением компонентов с последующим отжигом. В качестве матричного материала использовали чистый порошковый Al. Для получения композита порошки матричного материала и наполнителя обрабатывали в планетарной шаровой мельнице в соотношениях Al-20 вес. % Al 65Cu 23Fe 12 и Al-10 вес. % Al 65Cu 23Fe 12. Фазовый состав исследовали методами рентгеноструктурного анализа и мессбауэровской спектроскопии. Показано, что нагрев композиционных образцов ведет к взаимодействию наполнителя и матрицы с образованием интерметаллических соединений. На шлифах компактированных образцов исследовали влияние условий обработки на микротвердость композиционных материалов. Показано, что увеличение как времени механоактивационной обработки, так и продолжительности выдержки под давлением при ком-пактировании ведет к росту микротвердости.

ПОЛОСОВАЯ ДОМЕННАЯ СТРУКТУРА ОГРАНИЧЕННОЙ ПЛАСТИНЫ (110) В МАГНИТНОМ ПОЛЕ

МАЛЬГИНОВА С.Д., ДОРОШЕНКО Р.А.

Для образца ограниченных размеров продемонстрирована возможность расчета в рамках единых приближений основных параметров полосовой доменной структуры (ДС), строения и энергии доменных границ (ДГ), ширины доменов, ориентации намагниченности в доменах и др. в зависимости от размеров образца, материальных параметров и напряженности магнитного поля. Численные расчеты проведены для пластин (110) прямоугольной формы кубического ферромагнетика с осями легкого намагничивания вдоль тригональных направлений в магнитном поле, параллельном оси [ 110 ]. В частности, определены области существования ДС с блоховскими и неелевскими ДГ, зависимости направления намагниченности в доменах и количества этих доменов от величины магнитного поля.

ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ УПРУГИХ ВОЛН В СЛОИСТОЙ СТРУКТУРЕ МАГНИТОАКУСТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ-ЖИДКОСТЬ

КАРПУК М.М., КОСТЮК Д.А., КУЗАВКО Ю.А., ШАВРОВ В.Г.

Рассмотрено отражение и преломление магнитоакустических волн на границе антиферромагнетика с анизотропией типа “легкая плоскость” (в области ориентационного фазового перехода (ОФП) по магнитному полю) и жидкости. Показана возможность эффективного управления с помощью поля углами отражения и преломления, а также коэффициентами преобразования типов волн. Установлено возникновение двух критических углов падения только для поперечной магнитоакустической волны, при этом в окрестности ОФП скользящая продольная магнитоакустическая волна начинает излучаться в объем.

КОНКУРИРУЮЩАЯ АДСОРБЦИЯ АЗОТА И КИСЛОРОДА НА ГРАНИ ТI(0001): РФЭС-ИССЛЕДОВАНИЕ

КУЗНЕЦОВ М.В., ШАЛАЕВА Е.В.

Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) исследована конкурирующая диссоциативная хемосорбция молекул N и O 2 на поверхности Ti(0001) при комнатной температуре. Показано, что на начальном этапе конкурирующей адсорбции азот и кислород ведут себя независимо друг от друга и подчиняются правилам, характерным для чистых систем O 2/Тi(0001) и N 2/Ti(0001). В силу специфики хемосорбции O 2 и N 2 на титане, а именно, преимущественной локализации азота в подслойных, а кислорода - в надслойных позициях титана конкуренция между N и 0 при более высоких степенях покрытия сводится к ограничению поверхностными адатомами кислорода диссоциативной хемосорбции азота и блокированию атомами азота, локализованными под поверхностью металла, роста оксидных фаз на грани Тi(0001).

ВЛИЯНИЕ ДИНАМИКИ И НЕЛОКАЛЬНОСТИ СПИНОВЫХ ФЛУКТУАЦИЙ НА НАМАГНИЧЕННОСТЬ FЕ И ИНВАРА FЕ-NI ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

РЕЗЕР Б.И.

Рассчитана намагниченность Fе и инвара Fe-Ni при низких температурах с использованием перво-принципной плотности состояний и динамического нелокального приближения теории спиновых флуктуаций. Получено хорошее согласие с экспериментальными данными в широком интервале температур.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПОКРЫТИЯ ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ SUS316L НАНЕСЕННОГО НА ПОДЛОЖКУ ИЗ МАЛОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ SS400

ПОГРЕБНЯК А.Д., КУЛЬМЕНТЬЕВА О.П., КШНЯКИН В.С., ТШРИН Ю.Н., КОБЗЕВ А.П., КУРОДА С., ИВАНОВ Ю.Ф.

Методами просвечивающей электронной дифракционной микроскопии, рентгеноструктурного анализа, резерфордовского обратного рассеяния, упругого резонанса протонов и др. изучены дефектная субструктура, фазовый и элементный состав покрытий из нержавеющей стали SUS316L, нанесенных на подложку из малоуглеродистой стали SS400 плазменно-детонационным методом. С помощью высокоскоростной (3-8 км/с) высокотемпературной (4000-30000 К) импульсной (4-6 Гц) плазменной струи получены плотные покрытия толщиной 120-620 мкм. Обнаружено, что при нанесении плазменно-детонационного покрытия, как в самом покрытии, так и в подложке происходят структурно-фазовые изменения. Фазовый состав осажденного покрытия отличается от состава исходного порошка - происходит насыщение поверхностного слоя легкими примесями (кислородом и углеродом) и обеднение легирующими элементами (Ni, Сr, Мо), значительная часть γ-фазы перестраивается в α-фазу, наблюдается взаимопроникновение покрытия и подложки, в подложке формируется переходная область, которая характеризуется мелкозернистой структурой, содержащей высокую плотность дислокаций и повышенную (относительно исходного состояния) объемную долю частиц карбидной фазы. Определены условия лучшего сцепления покрытия с подложкой. Даны объяснения наблюдаемых эффектов.