Физика металлов и металловедение

ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА АСИММЕТРИЧЕСКИЙ ПИННИНГ ДОМЕННЫХ ГРАНИЦ В ПЛЕНКАХ С ОДНООСНОЙ АНИЗОТРОПИЕЙ

ИЗМОЖЕРОВ И.М., БАЙКЕНОВ Е.Ж., ДУБОВИК М.Н., ФИЛИППОВ Б.Н.

На основе трехмерного микромагнитного моделирования исследован асимметричный пиннинг вихревой доменной границы на областях с повышенными значениями намагниченности насыщения и константы анизотропии (дефектах) при различных геометрических параметрах этих областей. Получены зависимости вида сдвинутых петель гистерезиса от расстояния между симметрично расположенной парой дефектов и от их размера в одноосной магнитной пленке толщиной 100 нм.

ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ АУСТЕНИТА НА МАРТЕНСИТНОЕ ПРЕВРАЩЕНИЕ В СПЛАВАХ FE–NI В СИЛЬНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ И БЕЗ НЕГО

ЗОЛОТАРЕВСКИЙ И.В., ЛОСКУТОВ С.В., ЩЕТИНИНА М.О.

Анализируется влияние сильных импульсных магнитных полей на мартенситное γ → α-превращение (МП) в сплавах Fe–Ni и Fe–Ni–Mn с двойной кинетикой. Показано, что эффективность влияния импульсного магнитного поля на атермическое МП в сплавах Fe–Ni тем больше, чем выше концентрация атомов железа в них и чем ниже мартенситная точка. Обсуждается возможность зарождения атермического мартенсита на магнитных неоднородностях в аустените, с разориентированными магнитными моментами (антиферромагнитным вкладом) в локальной области, допускающей когерентное сопряжение на поверхности раздела фаз. Высказано предположение, что в инварных сплавах Fe–Ni с двойной кинетикой атермическое МП в импульсном магнитном поле происходит по типу магнитного фазового перехода первого рода.

ВОЗДЕЙСТВИЕ ГОМОГЕНИЗИРУЮЩЕГО ОТЖИГА НА МИКРОСТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ЛИСТОВОГО ПРОКАТА ЛИТОГО AL–MG–SI-СПЛАВА

ЛЬЮ Ю

Методами оптической микроскопии, растровой электронной микроскопии, энергодисперсионной спектроскопии, измерений твердости по Виккерсу и электрической проводимости исследовано влияние гомогенизирующего отжига на микроструктуру и свойства Al–Mg–Si-сплава, полученного методом непрерывного литья-прокатки. Изучены морфология, количество и типы реализующихся фаз. Результаты свидетельствуют, что в процессе гомогенизации наблюдается превращение фазы Al5(FeMnCr)Si в Al74(MnFeCr)20Si6, а фаза Mg2Si полностью растворяется. При этом межзеренные границы, наблюдавшиеся в микроструктуре после прокатки, полностью утрачивают свой волнистый характер. После 4-часовой гомогенизации при 550°С твердость образцов снизилась до 54 HV, а проводимость увеличилась до 26 МС/м.

МАГНИТООПТИЧЕСКАЯ ВИЗУАЛИЗАЦИЯ И ТОПОГРАФИРОВАНИЕ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ РАССЕЯНИЯ НАД ПОВЕРХНОСТЬЮ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ ПРИ ПОМОЩИ АМОРФНЫХ ПЛЕНОК ГАДОЛИНИЙ–КОБАЛЬТ

ИВАНОВ В.Е.

Визуализированы поля магнитных систем с известной степенью структурной и магнитной неоднородностями при помощи индикаторных аморфных пленок с перпендикулярной анизотропией. Определены характерные магнитооптические картины, соответствующие распределению нормальной к плоскости индикаторных пленок компоненты магнитного поля. Рассчитаны теоретические топограммы модельных магнитных систем, близких к исследованным по степени структурной и магнитной неоднородности. Адекватность магнитооптического отображения подтверждается сравнением экспериментальных и теоретических топограмм. Показана возможность экспрессного контроля характеристик магнитных систем при помощи лабораторной модели магнитооптического визуализатора посредством наблюдения магнитооптического контраста индикаторных пленок гадолиний–кобальт при действии переменного поля.

МЕХАНИЗМЫ ХОЛОДНОЙ ДЕФОРМАЦИИ ПОД ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ КЕРАМИКИ MGB2

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

Методами рентгенографии, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, измерения микротвердости исследована структура массивных деформированных в наковальнях Бриджмена образцов MgB2, которые изначально находились в разных структурных состояниях: после синтеза и после четырехстадийной обработки (деформация + отжиг). Обсуждается механизм деформации хрупких керамических образцов MgB2 в условиях высокого давления. Анализ полученных данных показал, что пластическая деформация сверхпроводника MgB2, предварительно уплотненного за счет четырехстадийной обработки, осуществляется в основном путем взаимного разворота кристаллитов (зерен) и проскальзывания по границам, без заметного измельчения зеренной структуры.

МНОГОКОМПОНЕНТНЫЕ СПЛАВЫ С ГПУ-РЕШЕТКОЙ НА ОСНОВЕ СКАНДИЯ

СЕФИРА РИВА , БРАУН С.Г.Р., ЛАВЕРИ Н.П., ЮСЕНКО К.В.

С момента открытия высокоэнтропийные сплавы стимулировали исследование экзотических комбинаций металлов. В данной работе мы представляем подход к разработке библиотеки многокомпонентных сплавов на основе шести металлов с ГПУ-структурой. Семь пяти- и шестикомпонентных эквимолярных сплавов на основе Co, Gd, Y, Sc, Ti и Zr были получены путем индукционной плавки и исследовались методами рентгеноструктурного анализа, растровой электронной микроскопии, энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии и методом измерения твердости по Виккерсу. Во всех сплавах формируются тройные гексагональные фазы (ScTiZr или GdScY), сосуществующие с одной или несколькими кубическими фазами и интерметаллическими соединениями. Обе фазы ScTiZr и GdScY кажутся многообещающими в качестве основы для новых семейств однофазных высокоэнтропийных сплавов.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭВОЛЮЦИИ КАРБОНИТРИДНЫХ ЧАСТИЦ СЛОЖНОГО СОСТАВА ПРИ ГОРЯЧЕЙ ДЕФОРМАЦИИ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ

ГОРБАЧЕВ И.И., ПАСЫНКОВ А.Ю., ПОПОВ В.В.

Предложена модель для описания эволюции нескольких ансамблей карбонитридных частиц сложного состава в низколегированной стали при горячей деформации в температурном диапазоне стабильного аустенита. В модели учитывается взаимное влияние изменения при деформации таких структурных параметров, как плотность дислокаций, средний размер зерна аустенита (с учетом релаксационных процессов и процессов выделения), и эволюции карбонитридных фаз. Модель также учитывает полидисперсность ансамблей выделений. Проведено сравнение результатов расчетов с экспериментальными данными, полученными в стали, микролегированной ванадием, ниобием и титаном.

ПОДОБИЕ ГИСТЕРЕЗИСНЫХ ВЕЛИЧИН

СТАРОДУБЦЕВ Ю.Н., ЦЕПЕЛЕВ В.С.

На примере анализа уравнений Рэлея для восходящей и нисходящей ветвей петли магнитного гистерезиса найдены безразмерные гистерезисные величины Br/Bmax, Wh/Wmax, Hc/Hmax и BrHc/Wh, которые имеют одинаковую функциональную зависимость от внешнего магнитного поля Hmax. Получены гистерезисные величины, которые пропорциональны магнитной проницаемости μ или гистерезисным потерям Wh. Исследование магнитомягкого аморфного сплава Co66Fe3Cr3Si15B13 с очень высокой начальной проницаемостью показало, что подобие безразмерных гистерезисных величин имеет место не только в области Рэлея, но и в более широкой области магнитного поля.

ПОЗИТРОН-АННИГИЛЯЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАКОПЛЕНИЯ ВАКАНСИОННЫХ ДЕФЕКТОВ В СТАРЕЮЩЕМ СПЛАВЕ FE–NI–AL, ОБЛУЧЕННОМ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ 573 К

ПЕРМИНОВ Д.А., ДРУЖКОВ А.П., АРБУЗОВ В.Л.

Методом позитронной аннигиляционной спектроскопии изучено влияние интерметаллидных выделений Ni3Al на накопление вакансионных дефектов в состаренном сплаве Fe–Ni–Al в процессе электронного облучения при температуре 573 К на ранних стадиях облучения (5 × 10–4 сна). Полученные результаты показали, что наличие частиц интерметаллидных выделений способствует замедлению накопления вакансионных дефектов при облучении. Установлено, что выделения усиливают взаимную рекомбинацию точечных дефектов, образующихся при облучении. Этот эффект обусловлен наличием упругих напряжений на границах выделение – матрица.

СТРУКТУРА ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ МЕТАСТАБИЛЬНОЙ АУСТЕНИТНОЙ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ, АЗОТИРОВАННОЙ В ПЛАЗМЕ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА

ШАБАШОВ В.А., ГАВРИЛОВ Н.В., КОЗЛОВ К.А., МАКАРОВ А.В., ТИТОВА С.Г., ВОРОНИН В.И.

Исследовано влияние температуры азотирования в плазме электронного пучка на структурный и фазовый состав поверхностных слоев метастабильных аустенитных нержавеющих сталей. Методом мёссбауэровской спектроскопии на электронах внутренней конверсии установлено, что в поверхностных слоях пластины (десятые доли микрона) после азотирования при 350°С аустенит превращается преимущественно в α (ОЦК)-фазу по сдвиговому механизму. В слоях 1–5 мкм формируется пересыщенный азотом аустенит и смесь нитридов с преобладающей конфигурацией из трех атомов азота в окружении железа. Азотирование при 500°С и более сопровождается распадом пересыщенного азотом аустенита с выходом хрома и азота из матрицы в нитриды CrN, Fe4N и FexN и последующим γ → α-фазовым превращением.

ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ПРИ СТАРЕНИИ ЗАКАЛЕННОГО СПЛАВА НА ОСНОВЕ ОРТОРОМБИЧЕСКОГО АЛЮМИНИДА TI2ALNB, ЛЕГИРОВАННОГО ВОДОРОДОМ

ИЛЛАРИОНОВ А.Г., ХАДЖИЕВА О.Г., ЕЛКИНА О.А.

Методами просвечивающей электронной микроскопии, микроиндентирования изучено изменение структуры, фазового состава, микротвердости и модуля упругости при старении в диапазоне температур 600–700°С закаленного с 900°С сплава на основе орторомбического алюминида титана Ti2AlNb (Ti–24.3Al–24.8Nb–1.0Zr–1.4V–0.6Mo–0.3Si (ат. %)), легированного водородом до 8.5 ат. %. Обнаружено, что легирование водородом исследуемого сплава способствует при старении смене морфологии выделяющихся О-пластин с зигзагообразной на пакетную и при температуре старения 700°С инициирует трансформацию субструктуры О-пластин в полидоменную с образованием так называемого “полисинтетического двойника”. Установлена взаимосвязь между характеристиками структуры, соотношением фиксируемых фаз и уровнем микротвердости, модуля упругости исследуемых сплавов с водородом и без него после закалки и старения.

ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ, ФАЗОВОГО СОСТАВА И СВОЙСТВ В ВЫСОКОПРОЧНОМ ТИТАНОВОМ СПЛАВЕ ПРИ ИЗОТЕРМИЧЕСКОЙ И ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ

ИЛЛАРИОНОВ А.Г., КОРЕЛИН А.В., ПОПОВ А.А., ИЛЛАРИОНОВА С.М., ЕЛКИНА О.А.

Методами просвечивающей электронной микроскопии, рентгеноструктурного фазового анализа, дюрометрии, испытаний механических свойств на растяжение и ударный изгиб изучено изменение структуры, фазового состава, механических свойств в высокопрочном титановом сплаве ВТ22И (Ti–3Al–5Mo–5V–1Cr–1Fe) при изотермической и термомеханической, включающей теплую прокатку и старение, обработках. Установлено, что в предварительно нагретом в β-область (Тпп + 50°С) сплаве при переносе на температуру изотермической обработки 650°С и выдержках 1, 4 мин распад β-твердого раствора идет с образованием промежуточной α"-фазы, а при выдержке 20 мин выделяется равновесная α-фаза. При этом возможно протекание процессов упорядочения β-матрицы по типу А7В, когда в качестве элемента “В” могут выступать β-стабилизаторы и алюминий, а при окончательном охлаждении в воде – образование атермической ω-фазы на начальных стадиях распада. Показано, что теплая прокатка сплава при 650°С ускоряет процессы распада метастабильного β‑твердого раствора, способствует дроблению образующихся при этом α-выделений, подавляет образование при охлаждении атермической ω-фазы по сравнению с аналогичной изотермической обработкой без деформации. Предложен режим термомеханической обработки сплава, обеспечивающий высокий комплекс механических свойств необходимый для изготовления упругих конструктивных элементов.

ЭВОЛЮЦИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННОГО СПЛАВА НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ ПРИ РКУП

ЛЕЖНЕВ С.Н., ВОЛОКИТИНА И.Е., КУИС Д.В.

Исследовано влияние равноканального углового прессования (РКУП) в ступенчатой матрице на микроструктуру и механические свойства силумина АК9 (Al–Si–Mn–Mg), модифицированного лигатурой, содержащей наноструктурированный углерод в виде фуллереновой черни и синтезированные частицы стеклоуглерода, образовавшиеся в процессе получения лигатуры. Показано, что, несмотря на то, что силумины относятся к недеформируемым литейным сплавам, метод РКУП при 500°С позволил осуществить пластическую деформацию исследованного сплава до 3 проходов. Но уже после трех проходов деформирования модифицированного силумина АК9 происходит существенное измельчение структуры. Также применение РКУП позволило добиться дробления включений кремния, которые имеют технологическую наследственность и не подвергаются пластической деформации.

ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА ОКСИДА АЛЮМИНИЯ С КИСЛОРОДНЫМИ ВАКАНСИЯМИ

КОРОТИН М.А., КУРМАЕВ Э.З.

Приводятся результаты численных расчетов электронной структуры нестехиометрического оксида алюминия с концентрацией кислородных вакансий 6%. Расчет выполнен в рамках теории функционала плотности в приближении когерентного потенциала с неупорядоченным расположением вакансий. Установлено, что присутствие кислородных вакансий приводит к появлению пика плотности состояний внутри энергетической щели и дополнительных электронных состояний на дне полосы проводимости, что дает уменьшение энергетической щели до 2 эВ. Моделирование стехиометрического состава оксида алюминия с вакансиями в кислородной подрешетке и атомами кислорода в междоузлиях, ${\text{A}}{{{\text{l}}}_{2}}{{\left[ {{{{\text{O}}}_{{0.98}}}} \right]}_{3}}{\text{O}}_{{0.06}}^{{{\text{interstital}}}},$ приводит к полупроводниковому характеру энергетического спектра с величиной запрещенной щели ~1 эВ, причем эта щель образуется между p-состояниями примесных междоузельных кислородных атомов и s-состояниями вакансий.

ЭФФЕКТ ПАМЯТИ ФОРМЫ В НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЯХ С РАЗЛИЧНЫМ КАРБИДНЫМ УПРОЧНЕНИЕМ

САГАРАДЗЕ В.В., АФАНАСЬЕВ С.В., КАТАЕВА Н.В.

Показана возможность увеличения обратимой деформации до 1.9% в нержавеющих сталях с эффектом памяти формы 0.30C–14Cr–15Mn–4Si–3Ni–1V и 0.30C–14Cr–15Mn–4Si–3Ni за счет уменьшения концентрации хрома и углерода в аустенитной матрице в результате снижения температуры закалки и увеличения времени дестабилизирующего карбидного старения.