Физика металлов и металловедение

ВЛИЯНИЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ОТЖИГОВ НА ИЗМЕНЕНИЕ УРОВНЯ МИКРОПОВРЕЖДЕННОСТИ ЛИСТОВ ДВУХФАЗНОЙ СТАЛИ DP600

БРЮХАНОВ А. А., ВОЛЧОК Н. А., БРЮХАНОВА З. А.

Изучали влияние температуры отжига на текстурное состояние и уровень поврежденности (D) листов стали DP600 (0.10% С, 0.15% Si, 1.4% Mn, 0.007% Р, 0.008% S, 0,009% N, 0.02–0.06% Al, 1% Cr–Mo–Ni) с ферритно-мартенситной структурой и текстурой рекристаллизации и холодной прокатки. D оценивали по результатам измерений модуля Юнга (Е) и прямых электронно-микроскопических наблюдений. Увеличение Е после отжигов в интервале температур 220–275°С прекращается, на кривых растяжения появляются площадки текучести, предел текучести повышается, предел прочности уменьшается по всем направлениям измерения. В текстуре наблюдается перераспределение ориентировок, не влияющее на Е. Этим отжигам соответствует наименьший уровень D листов стали, которые после длительного отжига можно считать “условно неповрежденными”. Дальнейшие отжиги (до 400°С) меняют текстурное состояние листов (увеличиваются три текстурные характеристики), значения Е в разных направлениях и повышают уровень поврежденности. D проявляет анизотропию такую же как Е.

ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЗАКАЛКИ НА СТАБИЛЬНОСТЬ β-ТВЕРДОГО РАСТВОРА В ВЫСОКОПРОЧНОМ ТИТАНОВОМ СПЛАВЕ

НАРЫГИНА И. В., ИЛЛАРИОНОВА С. М., КАРАБАНАЛОВ М. С.

Методами оптической, растровой и просвечивающей электронной микроскопии, рентгеноструктурного фазового, микрорентгеноспектрального, термического и дюрометрического анализов изучено изменение структуры и фазового состава в высокопрочном титановом сплаве Ti–5Al–5Mo–5V–3Cr при закалке в воде и на воздухе с температур нагрева, соответствующих β-области (в диапазоне 860–1000°С), и при последующем непрерывном нагреве. Показано, что температура нагрева в значительной степени влияет на структуру сплава Ti–5Al–5Mo–5V–3Cr после охлаждения. При значительном перегреве выше температуры полиморфного превращения Тпп + 100–150°С в сплаве увеличивается число вакансий, активизирующих диффузионные процессы и способствующих появлению при закалке на воздухе “выделений” в виде одиночных или пересекающихся пакетов толщиной 3–5 мкм тончайших пластин, имеющих ОЦК-решетку, как у β-матрицы, и обогащенных Al, Mo, Cr. Это приводит при последующем непрерывном нагреве к торможению распада метастабильного матричного β-твердого раствора с образованием промежуточных фаз по гомогенному механизму и активизирует по сравнению с закалкой в воду диффузионное β → α-превращение по гетерогенному механизму распада.

ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРНО-ФАЗОВОГО СОСТОЯНИЯ НА ПОЛЗУЧЕСТЬ УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТОГО ТИТАНОВОГО СПЛАВА СИСТЕМЫ TI–AL–V–MO

ГРАБОВЕЦКАЯ Г. П., ЗАБУДЧЕНКО О. В., МИШИН И. П., РАТОЧКА И. В., ЛЫКОВА О. Н.

Исследовано влияние фазового состава на закономерности ползучести ультрамелкозернистого титанового сплава системы Ti–Al–V–Mo при температуре 723 K и в интервале скоростей 10–7–10–5 с–1. Установлено, что формирование в сплаве ультрамелкозернистой структуры неравновесного фазового состава приводит к нарушению степенного закона ползучести. Показано, что данное нарушение связано с развитием в процессе ползучести фазового превращения β → α и перераспределением легирующих элементов. Обсуждаются физические причины снижения величины эффективной энергии активации ползучести сплава с ультрамелкозернистой структурой и неравновесном фазовым составом.

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ОТЖИГА НА МИКРОСТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ПЛАСТИН КОМПОЗИТА AL/MG–8LI–3AL–1ZN/AL

ПЕН ЦЗЫ , МА СЮДУН, ХОУ ЛЕГАНЬ, ЧЖАН ЦЗИНХУАЙ, ЛИ СИНЬЛИНЬ

Пластины Аl/Mg–Li/Al композита были получены путем горячей прокатки на 50% уменьшения по толщине при 673 K и были отожжены при 473–673 K в течение 1 ч. Микроструктура и механические свойства пластин композита были изучены после отжигов при различных температурах. Результаты исследований показали, что были получены пластины композита с хорошей поверхностью сочленения. После отжига при 623 K, на границе раздела Al/композит сформировался диффузионный слой, состоящий из фаз Al3Mg2, Al12Mg17, AlLi и MgLiAl2, причем силы межфазного сцепления возрастали с увеличением температуры отжига. Микротвердость указанной границы раздела быстро увеличивается в процессе отжига при температурах выше 573 K. Относительное удлинение испытуемых на растяжение пластин композита после отжига при более высоких температурах было больше в сравнении со случаем меньших температур. После отжига при температурах выше 573 K было отмечено уменьшение прочности на растяжение.

ДВУСТОРОННИЙ РОСТ CU9GA4-ФАЗЫ В ХОДЕ РЕАКЦИЙ НА ГРАНИЦЕ МЕЖДУ МЕДНОЙ ОСНОВОЙ И SN–AG–CU–GA-ПРИПОЯМИ

ВЭНЬДЗИН ВАН , ЧЕНЬ ГУЙ МИН, ВАН ХАН

Исследованы химические реакции на границе между медной основой и припоями состава Sn–3.0Ag–0.5Cu–1.0Ga/1.5Ga (вес. %). Пары припой–основа были подвергнуты отжигу при 180°C, продолжительностью 6, 12, 18 и 24 дня. Было обнаружено формирование слоев различных интерметаллических соединений, таких как Cu6Sn5 и Cu9Ga4. После отжига между этими слоями наблюдалось также присутствие олова (Sn). В объеме нанесенного на Cu–основу припоя отмечено попеременное чередование фаз Cu6Sn5 и Cu9Ga4. Для фазы Cu9Ga4 был характерен рост как со стороны припоя, так и со стороны интерметаллических прослоек. Установлено, что рост Cu9Ga4 фазы контролировался диффузией галлия (Ga) и присутствием Cu6Sn5-фазы.

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ДОБАВОК ВАНАДИЯ НА МИКРОСТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СВЕЖЕЛИТОГО И АУСТЕНИТИЗИРОВАННОГО ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА

БАХШИНЕЖАД Х., ХОНАРБАХШРАУФ А., АБДОЛЛА-ПУР Х.

Присутствие ванадия как легирующего элемента по-разному сказывается на свойствах литейных чугунов. Изучено влияние различного объема добавок ванадия, включая 0, 0.87 и 1.45 вес. %, на микроструктуру, на формирование различных фаз и на механические свойства свежелитого и аустенитизированного высокопрочного (АВП) чугуна. После отливки, приготовления и определения химического состава образцов были проведены их термообработка (ТО) по аустенитизации при 900°C в течение 45 мин и TO, состоящая в закалке с изотермической выдержкой в бейнитной области в течение 60 мин при 350°C. Тесты на растяжение и ударную вязкость, а также рентгеноструктурный анализ (РСА) и металлографические (ОМ) исследования были проведены с целью изучить механические свойства и структуру АВП чугуна. Микроструктура образцов включала карбиды в аусферритной матрице. Результаты показали, что с ростом содержания ванадия, прочность на растяжение и работа ударного разрушения высокопрочного чугуна (с шаровидным графитом) уменьшаются, тогда как ТО может улучшить эти показатели.

ИЗУЧЕНИЕ УПРУГОГО ПОВЕДЕНИЯ ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ

ФЭЙ ХАНЬ , ЦЗИ ЦИНЬ , ВАН ЮНЬ

Для изучения механических свойств и упругого поведения стали Q&P980, являющейся представителем перспективных высокопрочных материалов, были проведены испытания на одноосное растяжение и циклическое нагружение. Для анализа микроскопических механизмов изменения модуля упругости, методами растровой (РЭМ) и просвечивающей (ПЭМ) электронной микроскопии, а также методами рентгеноструктурного анализа (РСА), были исследованы микроструктура и фазовый состав образцов, деформированных на разные степени. Полученные результаты продемонстрировали существенный рост модуля упругости Е легированной стали после исходной разгрузки, за которой последовала стадия спада Е с ростом степени разгружения материала. Пути разгружения и повторного нагружения материала продемонстрировали явно нелинейный характер, с образованием единой замкнутой петли. На этапе разгрузки материала его модуль упругости, определенный по хорде (между двумя точками кривой “напряжение–деформация”), также монотонно уменьшался с ростом предварительной деформации. Результаты РЭМ, ПЭМ и РСА продемонстрировали, что интенсивность и полнота фазового превращения были максимальны на ранней стадии пластической деформации. Затем следовало их монотонное убывание. Циклическое нагружение способствовало превращению аустенита в мартенсит. В этом исследовании определяются взаимодействия остаточных напряжений, фазового превращения и эволюции дислокационной подсистемы, влияющих на изменение модуля упругости.

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОМ НАНОИНДЕНТИРОВАНИЯ СВОЙСТВ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА 6061 ПОСЛЕ ЕГО СВАРКИ ТРЕНИЕМ С ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ И ПОСЛЕДУЮЩЕГО СТАРЕНИЯ

ФИРУЗ ФАДАЭЙФАРД , ПАКМАНЕШ МОХАМАД РЕЗА, ЭСФАХАНИ МОРТЕЗА ШАМАНЬЯН

Для изучения различных зон материала алюминиевого сплава AA6061 после воздействия на него сварки трением с перемешиванием в качестве нового метода локальной диагностики было использовано наноиндентирование. Наноиндентирование и измерение микротвердости осуществлялось на образцах после сварки и после последующего старения. В обоих случаях были изучены непосредственно область сварки (ядро шва), области термомеханического воздействия и исключительно теплового влияния. Наблюдения показали необходимость вводить поправку на возникновение дефекта острия пирамидки индентора вследствие накопления искажений, возникающих после каждого измерения микротвердости. При этом термическая обработка сварного соединения по схеме Т6 может восстановить как исходные значения модуля упругости и нанотвердости, так и микротвердость сплава AA6061.

ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ MAX-ФАЗЫ CR2ALC, ПОЛУЧЕННОГО МЕТОДОМ СВС-МЕТАЛЛУРГИИ

ГОРШКОВ В. А., МИЛОСЕРДОВ П. А., КАРПОВ А. В., ЩУКИН А. С., СЫЧЕВ А. Е.

Синтезирован литой композиционный материал на основе МАХ-фазы Cr2AlC методом СВС-металлургии с использованием смеси порошков оксида хрома, алюминия и углерода. Эксперименты проведены в СВС-реакторе объемом V = 3 л в атмосфере инертного газа (Ar) при избыточном давлении (Р = 5 МПа). Полученный материал охарактеризован методами рентгенофазового и локального микроструктурного анализов. Количественный анализ выполнен методом Ритвельда. Проведены измерения удельного электросопротивления в диапазоне температур от 100 до 1300 К. Полученный материал является электрическим проводником, демонстрирующим металлический характер проводимости в диапазоне температур 100–1300 К, и имеет величину удельного электросопротивления одного порядка с образцами, содержащими 100% Cr2AlC.

МАГНИТОРЕЗИСТИВНЫЕ СВОЙСТВА ПСЕВДО СПИНОВЫХ КЛАПАНОВ COFE/CU/COFE/DY В УСЛОВИЯХ ИНТЕРДИФФУЗИИ СЛОЕВ ДИСПРОЗИЯ И ФЕРРОМАГНИТНОГО СПЛАВА COFE

ЗАВОРНИЦЫН Р. С., КРИНИЦИНА Т. П., ПРОГЛЯДО В. В.

Обладающие гигантским магниторезистивным эффектом наноструктуры типа псевдо спиновый клапан, имеющие в своем составе слой диспрозия, изготовлены методом магнетронного напыления. Для свежеприготовленных и для подвергнутых отжигу или длительному хранению при комнатной температуре наноструктур измерены полевые зависимости магнитосопротивления в интервале температур 83–333 К. Изменение формы магниторезистивных кривых использовано для идентификации изменения магнитного состояния наноструктуры. Проведены исследования микроструктуры. Обнаружены вызванные отжигом и хранением изменения структуры и магниторезистивных свойств псевдо спиновых клапанов. Интерпретация результатов дана в предположении формирования на границе CoFe/Dy ферромагнитного сплава Dy–Co–Fe.

НАЧАЛЬНОЕ ВОЗБУЖДЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И РАСХОДИМОСТЬ ВОЛНОВЫХ ПУЧКОВ КАК ФАКТОРЫ РЕАЛИЗАЦИИ ВОЛНОВОГО ПРОЦЕССА, УПРАВЛЯЮЩЕГО РОСТОМ ДВОЙНИКОВ ПРЕВРАЩЕНИЯ

КАЩЕНКО Н. М.

В динамической теории мартенситных превращений волновой механизм управления ростом кристаллов мартенсита обусловлен наложением волновых пучков квазипродольных (либо продольных) волн, несущих деформацию типа “растяжение–сжатие” в ортогональных направлениях. Появление волновых пучков считается следствием возникновения начальных возбужденных (колебательных) состояний. Наличие двойников превращения интерпретируется как результат согласованного распространения относительно длинноволновых ($\ell $-волны) и коротковолновых (s-волны) смещений. С помощью преобразования Фурье проанализировано влияние дифракционной расходимости пары ортогональных волновых пучков на формирование области их наложения, включая предельный случай узких пучков с одним из поперечных размеров фронта

ПРЯМОЕ ЛАЗЕРНОЕ ВЫРАЩИВАНИЕ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ИНКОНЕЛЬ 625/TIC: ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ ИСХОДНОГО ПОРОШКА

АЛЕКСАНДРОВА А. А.

Исследовано влияние структурного состояния исходных порошков на склонность композиционного материала инконель 625/TiC к трещинообразованию в процессе прямого лазерного выращивания. Показано, что предварительное смешивание порошков в шаровой планетарной мельнице, в отличие от их отдельной подачи и смешивания порошков в гравитационном смесителе, позволяет избежать формирования трещин в синтезируемом объекте. Установлено, что в процессе смешивания порошков в шаровой мельнице на поверхности частиц инконеля формируется слой карбида титана, при этом карбидная фаза подвергается механолегированию элементами матрицы. Изменение структурного состояния порошка приводит к изменению его теплофизических свойств, что оказывает влияние на процессы кристаллизации. При мощности лазерного воздействия Р = 400–800 Вт в композиционных материалах, полученных из порошков, перемешанных с помощью шаровой мельницы, плавления карбидной фазы не происходит, тогда как при использовании отдельной подачи порошков и при их перемешивании в гравитационном смесителе TiC фаза подвергается перекристаллизации.

РАДИАЦИОННО-ИНДУЦИРОВАННОЕ ФАЗООБРАЗОВАНИЕ В СТАЛЯХ КОРПУСОВ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ ТИПА ВВЭР С СОДЕРЖАНИЕМ НИКЕЛЯ ~0.3–1.3 МАС. %

ФРОЛОВ А. С., ЖУЧКОВ Г. М., ФЕДОТОВ И. В.

Систематизированы полученные в НИЦ “Курчатовский институт” результаты исследований методами ПЭМ и атомно-зондовой томографии параметров радиационно-индуцированных элементов структуры материалов корпусов водо-водяных реакторов и выполнен анализ влияния концентрации Ni от 0.34 до 1.28 мас. % на образование фаз в процессе облучения быстрыми нейтронами. Показано, что в зависимости от содержания Ni в стали изменяется объемная плотность радиационно-индуцированных фаз, при этом размеры и составы их значимо не изменяются. Изменение объемной плотности данных выделений приводит к изменению их вклада в один из механизмов радиационного охрупчивания – радиационное упрочнение. Показано, что увеличение срока службы корпусных сталей с содержанием никеля (0.3–0.7) мас. %, наряду с усовершенствованием технологии выплавки и повышением термической стабильности корпусных сталей, обусловлено изменением количественных параметров радиационно-индуцированных фаз.

СПИНОВЫЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ В НЕКОЛЛИНЕАРНОЙ МАГНИТНОЙ ФАЗЕ СОЕДИНЕНИЯ LAMN2O5

МЕНЬШЕНИН В. В.

Исследована спиновая динамика соединения LaMn2O5, содержащего ионы марганца c разными зарядами в двух кристаллографических позициях. Описание динамики основано на уравнениях движения для неприводимых спиновых операторов. Показано, что наличие неколлинеарного антиферромагнитного упорядочения ионов марганца в разных кристаллографических позициях приводит к необходимости помимо определения частот спиновых возбуждений формулировать также условия устойчивости магнитного состояния, относительно которого рассматриваются динамические процессы.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗМЕРНОГО ФАКТОРА НА ЭНТРОПИЮ И ЭНТАЛЬПИЮ ПЛАВЛЕНИЯ ДЛЯ НАНОЧАСТИЦ ОЛОВА, СЕРЕБРА, МЕДИ И ИНДИЯ

ЯНЬДОН ЦЮ , ЛЬЮ ВАНЬЛИ, ЧЖАН ВЭНЬЦЗЯО, ЧЖАЙ ЧЕН

Фактор размера малых частиц весьма детально изучен как с теоретической, так и экспериментальной точек зрения. Вместе с тем вопрос о том, как он сказывается на величине энтропии и энтальпии плавления в случае наноструктур исследован не до конца. В настоящей работе рассмотрен эффект, обусловленный фактором атомной упаковки различных кристаллических структур. Предложена модифицированная – на основе модели Кумара и Шармы – формула, призванная объяснить и предсказать ослабление влияния размерного фактора на величину энтропии и энтальпии плавления в случае металлических наночастиц. Именно эта формула была положена авторами в основу описания поведения энтропии и энтальпии плавления наночастиц Sn, Ag, Cu и In. Экспериментальные данные совпали с предсказанием модели. Это стало подтверждением теории, развитой в данной статье.