Физика металлов и металловедение

КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МАРТЕНСИТНОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ В СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ С ПАКЕТНЫМ МАРТЕНСИТОМ

ГУНДЫРЕВ В.М., ЗЕЛЬДОВИЧ В.И., СЧАСТЛИВЦЕВ В.М.

Из рентгеноструктурных исследований текстуры мартенсита в одном пакете определены точные ориентационные соотношения между ориентировкой кристаллитов мартенсита и исходным монокристаллом аустенита среднеуглеродистой стали 37ХН3А: (011)α||(1; 0.990; 1.009)γ с точностью ±0.15 град, [01]α||[1; 1.163; –2.133]γ с точностью ±0.15 град. Показано, что ориентационные соотношения получились почти такими же, как в сплаве Fe–31% Ni с двойникованным мартенситом, имеющем близкие параметры решеток. Отсюда сделан вывод, что механизм деформации решетки при мартенситном превращении один и тот же в обоих сплавах. Он описан следующим образом. Деформация решетки происходит сдвигом по плоскости (111)γ в направлении [11]γ при дополнительном изменении размеров во взаимно перпендикулярных направлениях [11]γ [111]γ [10]γ. Деформация при инвариантной решетке осуществляется скольжением в мартенсите по плоскости типа (112)α в направлении [1]α. Здесь представлен один из 24 кристаллографически эквивалентных вариантов механизма превращения. Помимо данной деформации возможна дополнительная деформация мартенсита, не меняющая его ориентировки. Показано, что рассчитанная по ФТМП ориентировка мартенситного кристалла отличается примерно на 1 град от экспериментально определенной. Это относится как к реечному мартенситу, так и к двойникованному. В двойникованном мартенсите инвариантная плоскость, полученная из расчетов по ФТМП, и габитусная плоскости совпадают. В реечном мартенсите стали 37ХН3А инвариантная плоскость мартенситного кристалла, полученная из расчетов по ФТМП, отклонена на ∼25 град от поверхности мартенситной пластины (габитусная плоскость), которая близка к плоскости (111)γ. Дается объяснение данного явления.

ВЛИЯНИЕ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА СТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СВЕРХНИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ IF-СТАЛИ В МОНОЛИТНОМ МАТЕРИАЛЕ И В СОСТАВЕ СЛОИСТОГО КОМПОЗИТА

ГЛАДКОВСКИЙ С.В., КУТЕНЕВА С.В., КАМАНЦЕВ И.С., СЕРГЕЕВ С.Н., САФАРОВ И.М.

Изучены структура и механические свойства сверхнизкоуглеродистой IF-стали в отожженном состоянии, после теплой и холодной прокатки, а также в составе 7-слойного сталеалюминиевого композита. Сравнительный анализ результатов структурных исследований с применением оптической, сканирующей и просвечивающей микроскопии выявил возможность формирования в стальном слое ультрамелкозернистой структуры в ходе прокатки при температурах от комнатной до 520°C. Установлено, что 7-слойный композит обладает более высокими прочностными свойствами по сравнению с монолитными образцами IF-стали после аналогичного режима теплой прокатки.

ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ УДАРНОЙ ОБРАБОТКИ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОНОКРИСТАЛЛА НИКЕЛИДА ТИТАНА

СУРИКОВА Н.С., НАРКЕВИЧ Н.А., СУРИКОВ Н.Ю., ВЛАСОВ И.В., ОВЧИННИКОВ С.В., МИРОНОВ Ю.П., ГРИЦЕНКО Б.П.

Методами оптической и электронной просвечивающей микроскопии, рентгеноструктурного анализа, наноиндентирования, определения величины износа, механических испытаний на одноосное растяжение изучено влияние ультразвуковой ударной поверхностной обработки на тонкую структуру и механические характеристики поверхностных слоев и деформационное поведение объемных образцов монокристалла TiNi(Fe, Mo).

УЛУЧШЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ИНТЕРМЕТАЛЛИДНОГО СПЛАВА TI–45AL–5NB–1MO–0.2B (АТ. %) ЗА СЧЕТ УПРАВЛЕНИЯ МИКРОСТРУКТУРОЙ

НАЗАРОВА Т.И., ИМАЕВ В.М., ИМАЕВ Р.М., МУЛЮКОВ Р.Р.

Изучали влияние режимов термической и деформационно-термической обработки на микроструктуру и основные механические свойства (выполнены испытания на растяжение, высокотемпературную длительную прочность, вязкость разрушения, многоцикловую усталость) интерметаллидного сплава Ti–45Al–5Nb–1Mo–0.2B (ат. %). Перед обработкой была определена методом пробных закалок последовательность фазовых превращений в сплаве после затвердевания. Полученная информация была использована при разработке режимов термической и деформационно-термической обработки. Обнаружено, что в литом состоянии небольшой, но стабильный прирост пластичности и прочности наблюдается после трехстадийного отжига в (α + γ)- и (α2 + β(В2) + γ)-фазовой области. Деформационно-термическая обработка при температурах, соответствующих (α(α2) + β(В2) + γ)-фазовой области, с последующим двухстадийным отжигом в (α + β(В2) + γ)- и (α2 + β(В2) + γ)-области приводит к формированию мелкой дуплексной структуры. Это обеспечило существенное улучшение низкотемпературной пластичности и прочности (δ = 3.1% и σВ = 860 МПа при 20°C) при сохранении высокого сопротивления ползучести до 700°C.

ТЕРМИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО СПЛАВА (FE0.7CO0.3)88HF4MO2ZR1B4CU1 С НАВЕДЕННОЙ МАГНИТНОЙ АНИЗОТРОПИЕЙ

ДМИТРИЕВА Н.В., ЛУКШИНА В.А., ФИЛИППОВ Б.Н., ПОТАПОВ А.П.

Для нанокристаллического сплава (Fe0.7Co0.3)88Hf4Mo2Zr1B4Cu1 исследовано влияние на магнитные свойства и их термическую стабильность нанокристаллизующего отжига в присутствии переменного магнитного поля (ТМО) или растягивающих напряжений (ТМехО), а также при одновременном воздействии растягивающих напряжений и переменного магнитного поля (комплексной обработки – ТМехМО). Установлено, что нанокристаллизация исследуемого сплава (Fe0.7Co0.3)88Hf4Mo2Zr1B4Cu1 в процессе ТМО, ТМехО и ТМехМО с малыми растягивающими напряжениями (6–30) МПа приводит к уменьшению коэрцитивной силы сплава примерно в 3 раза, но не обеспечивает термическую стабильность магнитных свойств при высоких температурах. Установлено, что оптимальным режимом нанокристаллизации исследуемого сплава для высокотемпературного применения (вплоть до 550°С) является нанокристаллизация в процессе ТМехО при температуре 620°С в течение 20 мин с σ = 250 МПа.

ВЛИЯНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ДИНАМИКУ ДОМЕННОЙ СТРУКТУРЫ ТОНКИХ КРИСТАЛЛОВ FE–3% SI

ТИУНОВ В.Ф.

Выявлены некоторые особенности перестройки доменной структуры тонких (0.10 мм) монокристаллов Fe–3% Si от частоты перемагничивания во вращающихся магнитных полях. Исследования проведены в интервале частот 60–300 Гц и амплитуд индукций 0.5–1.6 Тл. Установлено, что перемагничивание образцов указанной толщины осуществляется за счет смещения 180° границ полосовой доменной структуры без участия границ С-доменов. Дается качественное объяснение обнаруженным особенностям поведения доменной структуры и оценивается их возможный вклад в величину магнитных потерь исследованных образцов.

ВЛИЯНИЕ ТЕРМООБРАБОТКИ НА ВОЗДУХЕ И ХИМИЧЕСКИ АКТИВНОЙ СРЕДЫ НА МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА АМОРФНЫХ МАГНИТОМЯГКИХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ КОБАЛЬТА

СКУЛКИНА Н.А., ИВАНОВ О. А, СТЕПАНОВА Е.А., БЛИНОВА О.В., КУЗНЕЦОВ П.А., МАЗЕЕВА А.К.

На примере ленты аморфного магнитомягкого сплава на основе кобальта (Co–Fe–Ni–Cr–Si–B) с близкой к нулю магнитострикцией насыщения изучали влияние термической обработки на воздухе на формирование уровня магнитных свойств. Исследование взаимодействия поверхности ленты с водой и водяным паром и его влияния на распределение намагниченности показало возможность применения обработки поверхности ленты паром и водой для определения знака магнитострикции насыщения. Определение знака магнитострикции насыщения в исходном (закаленном) состоянии подтвердило наличие в ленте отрицательной магнитострикции. На основе полученных результатов для исследуемого сплава выявлена зависимость знака магнитострикции насыщения от структурного состояния ленты, которое получается в результате термообработки.

ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ AL–SI–MG/SIC, ПОЛУЧЕННЫХ КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

МОХАМЕД И.А., ЧУРЮМОВ А.Ю.

Композиционные материалы на основе системы Al–Si–Mg получены путем замешивания 5, 10 и 15 мас. % частиц SiC в расплав и кристаллизацией под давлением. В результате кристаллизации под давлением значительно уменьшилась пористость композиционных материалов. Повышение содержания частиц SiC в композитах привело к получению меньшего размера дендритной ячейки. Методами рентгеновской дифрактометрии показано, что в процессе кристаллизации под давлением произошла реакция взаимодействия между матрицей и армирующими частицами SiC. Наличие частиц SiC в структуре композитов привело к ускорению процесса старения, а также к увеличению пиковой твердости по сравнению с матричным сплавом.

НЕЙТРОНОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МИКРОСТРУКТУРЫ ДИСПЕРСИОННО-ТВЕРДЕЮЩИХ СТАЛЕЙ

БОБРИКОВ И.А., МУХАМЕТУЛЫ Б., БАЛАГУРОВ А.М.

Дифракция нейтронов применена для определения микродеформаций в образцах нержавеющих аустенитных дисперсионно-упрочненных сталей, подвергнутых действию высоких температур (до 700°С) в течение различного времени (до 12 ч). Эксперименты были выполнены на нейтронном дифрактометре высокого разрешения с использованием метода времени пролета. Проведенный анализ показал систематические изменения параметров и микродеформаций кристаллической решетки. Высокий уровень разрешающей способности дифрактометра позволил выявить некоторые важные дополнительные детали микроструктуры дисперсионно-упрочненных сталей по сравнению с результатами, полученными ранее на дифрактометре с монохроматическим пучком нейтронов.

ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ ПРИ БАРОКРИОДЕФОРМИРОВАНИИ СТАЛИ АУСТЕНИТНОГО КЛАССА

АНТОШИНА И.А., ХАЙМОВИЧ П.А., ЧЕРНЯЕВА Е.В., ШУЛЬГИН Н.А.

Приведены данные о возможности получения путем барокриодеформирования (пластического деформирования в экстремальных условиях всестороннего сжатия и криогенных температур) ультрамелкодисперсной мартенситной структуры в стали Х18Н10Т (в мас. % ≤0.08 С, 18 Cr, 10 Ni, <0.7 Ti, ≤2 Mn, ≤0.8 Si), что обеспечивает повышение физико-механических характеристик материала, недостижимых при других видах воздействия. Описаны эксперименты, позволяющие объяснить высокую, несмотря на наличие больших сил всестороннего сжатия, полноту мартенситного перехода при деформировании стали в таких условиях.

КОНДЕНСАЦИЯ НАНОЧАСТИЦ CU ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ

ЧЕПКАСОВ И.В., ГАФНЕР Ю.Я., ГАФНЕР С.Л., БАРДАХАНОВ С.П.

С целью определения наиболее эффективных режимов синтеза наночастиц меди был проведен ряд экспериментов методом испарения и последующей конденсации исходного материала в атмосфере аргона. В ходе опытов было выявлено, что с ростом интенсивности испарения значительно увеличивается средний размер синтезируемых частиц. Однако исследование изменения размерных характеристик получаемых кластеров в зависимости от интенсивности прокачки буферного газа натолкнулось на существенные трудности. Полученные результаты значительно расходились с проводимыми ранее экспериментами по синтезу оксидов переходных металлов. С целью разрешения данного противоречия было проведено компьютерное моделирование процесса конденсации атомов меди из газовой фазы с тремя различными скоростями охлаждения и двумя конечными температурами T = 373 и Т = 77 K. Было выявлено, что скорость охлаждения газовой смеси и конечная температура напрямую влияет на количество и размер получаемых частиц. Так, при уменьшении скорости охлаждения в 10 раз средний размер получаемых частиц увеличился в 2.7 раза при конечной температуре 77 K и в 3.1 раза при T = 373 K.

ГРАДИЕНТНЫЕ НАНОСТРУКТУРНЫЕ ПОКРЫТИЯ, ПОЛУЧЕННЫЕ МАГНЕТРОННЫМ РАСПЫЛЕНИЕМ МНОГОФАЗНОЙ МИШЕНИ ALN–TIB2–TISI2

COY E., ZALESKI K., PEPLINSKA B., NOWACZYK G.

Представлены и анализируются особенности формирования градиентных наноструктурных покрытий, полученных методом магнетронного распыления многофазной композитной мишени AlN–TiB2–TiSi2. Структура, фазовый и элементный состав исследованы методами рентгеновской дифракции (XRD), атомно-силовой (AFM) и электронной микроскопии (SEM и TEM с энергодисперсионным микроанализом), а также дана характеристика механическим свойствам покрытий посредством наноиндентирования. Сформированное покрытие состояло из двух различных по элементному составу и структуре слоев, что, в свою очередь, определило его механические свойства. Формирование структурно-неоднородного покрытия объясняется тем фактом, что распыляемая мишень состояла из трех различных компонентов (AlN – 50 мас. %; TiB2 – 35 мас. %; TiSi2 – 15 мас. %), неоднородно распределенных по объему мишени. Также, в работе обсуждается влияние различных процессов, происходящих во время распыления многофазных мишеней ионами инертных газов, на формирование нанокомпозитных покрытий с градиентной структурой.

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ОТЖИГА НА СТРУКТУРУ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ СЛОЕВ NB3SN В КОМПОЗИТАХ С ВНУТРЕННИМИ ИСТОЧНИКАМИ ОЛОВА

ПОПОВА Е.Н., ДЕРЯГИНА И.Л., ВАЛОВА-ЗАХАРЕВСКАЯ Е.Г., ПАТРАКОВ Е.И.

Структура и морфология сверхпроводящих слоев Nb3Sn, формирующихся в многоволоконных проводниках с распределенными источниками олова при разных режимах диффузионных отжигов, исследованы методами просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии. Изученные композиты отличаются конструкцией (количеством Nb-волокон и их конечным диаметром, исходной концентрацией олова, присутствием упрочняющих вставок Cu–Nb в стабилизирующей медной оболочке, легированием медной матрицы марганцем) и режимом диффузионного отжига. Во всех проводниках образуются сверхпроводящие слои с зонами разной морфологии, а именно, наряду с мелкими равноосными зернами Nb3Sn присутствуют и столбчатые зерна. По сравнению с проводниками на основе Nb3Sn, получаемыми так называемым “бронзовым” методом, для композитов с внутренними источниками олова характерны в целом более крупные зерна Nb3Sn, с бóльшим разбросом размеров. Тем не менее, критическая плотность тока Jc последних может достигать значений 2276 А/мм2 за счет более высокой концентрации Sn в сверхпроводящей фазе и большего относительного количества этой фазы в проводнике. Более низкие значения критической плотности тока (Jc = 850 А/мм2) получены в проводнике с пониженной концентрацией олова в матрице и повышенным количеством Nb-волокон меньшего диаметра, в которых образуются более крупные зерна Nb3Sn с широким разбросом размеров и более широкие зоны столбчатых зерен.