Физика металлов и металловедение

АККОМОДАЦИОННЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ И СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ В FE–NI-СПЛАВАХ ПРИ СЖАТИИ В НАКОВАЛЬНЯХ БРИДЖМЕНА

ШАБАШОВ В.А., ЗАМАТОВСКИЙ А.Е., ПИЛЮГИН В.П.

Методом мессбауэровской спектроскопии in situ при квазигидростатическом сжатии до 25 ГПа в наковальнях Бриджмена исследованы полиморфные фазовые переходы в железе и сплавах Fe–Ni (Ni, ат. % = 15, 25, 32). Установлена связь вида полиморфизма и объема превращений со сверхтонкими параметрами, магнитной текстурой и напряжениями в структуре исходной и образующейся фаз. В железе и сплаве Fe–15Ni установлено бароупругое изменение направления магнитной текстуры -фазы, обусловленное возникновением ориентированных аккомодационных напряжений между - и -фазами. В области составов 15–25 ат. % Ni обнаружено появление сверхтонкой магнитной структуры спектров в фазе высокого давления.

АНАЛИЗ РАСТВОРИМОСТИ КАРБИДОВ, НИТРИДОВ И КАРБОНИТРИДОВ В СТАЛЯХ МЕТОДАМИ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ. III. РАСТВОРИМОСТЬ КАРБИДОВ, НИТРИДОВ И КАРБОНИТРИДОВ В СИСТЕМАХ FE–TI–C, FE–TI–N И FE–TI–C–N

ГОРБАЧЕВ И.И., ПОПОВ В.В.

Проведен критический анализ имеющихся термодинамических данных для систем Fe–Ti–C, Fe–Ti–N и Fe–Ti–C–N, на основе которого с помощью CALPHAD1-метода выбраны и уточнены взаимно согласованные термодинамические описания данных систем. С использованием построенных термодинамических описаний выполнены расчеты фазовых равновесий в этих системах. На основе проведенных расчетов проанализирована растворимость карбидов, нитридов и карбонитридов в системах Fe–Ti–C, Fe–Ti–N и Fe–Ti–C–N и рассмотрены некоторые закономерности влияния состава и температуры на фазовый состав тинансодержащих сталей.

БРИЗЕРЫ И СОСТАВНЫЕ СОЛИТОНЫ В СИСТЕМЕ АКУСТИЧЕСКИХ ФОНОНОВ

СМАГИН В.В., ТАНКЕЕВ А.П., БОРИЧ М.А.

В рамках модифицированного уравнения Кортевега-де Вриза для системы акустических фононов построены нелинейные динамические состояния с тонкой внутренней структурой: для МКдВ с “притяжением” – бризеры, бризерные решетки и периодические модулированные структуры, для МКдВ с “отталкиванием” – кинки, связанные состояния кинк–антикинк (составные солитоны) и периодические решетки составных солитонов. Проанализированы условия, при которых становится энергетически выгодным формирование составных солитонов из пары кинк–антикинк. Полученные результаты направлены на экспериментальный поиск новых устойчивых нелинейных локализованных состояний в системе акустических фононов, исследование особенностей их зарождения, взаимодействия и трансформации.

ВЛИЯНИЕ ГАЛЛИЯ НА КРИСТАЛЛИЧЕСКУЮ СТРУКТУРУ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЙ PRFE11 - XGAXCY

ИВАНОВА Г.В., ПОПОВ А.Г., ГАВИКО В.С., БЕЛОЗЕРОВ Е.В., ГЕРАСИМОВ Е.Г., МАКАРОВА Г.М., ШРЕДЕР Л.А., ГОРБУНОВ Д.И., ЕРМОЛЕНКО А.С.

Определена область гомогенности фазы PrFe11 - xGaxCy. Показано, что при увеличении содержания галлия параметры решетки растут, а температура Кюри понижается; тип магнитной анизотропии при комнатной температуре не меняется. В сплавах с х > 3 наблюдается превращение решетки соединения из тетрагональной в орторомбическую с отношением осей a/b 1.006; причиной этого является, по-видимому, способность галлия образовывать ковалентные связи. Установлено, что атомы галлия занимают в орторомбической решетке PrFe6.5Ga4.5C предпочтительно позиции 16j2 и 4e2, причем в позициях 16j2 они образуют волнообразные цепочки вдоль направления [010] орторомбической решетки, а атомы железа в позициях 16j1 формируют аналогичные цепочки вдоль направления [100]. Вследствие этого одно из этих направлений, по-видимому, становится осью легчайшего намагничивания. Сплав с х = 4.5 имеет низкую коэрцитивную силу при комнатной температуре, а при 114 К его Нс составляет 42.4 кА/м.

ВЛИЯНИЕ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА МИКРОСТРУКТУРУ И ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БАББИТА Б83

КОРШУНОВ Л.Г., НОСКОВА Н.И., КОРЗНИКОВ А.В., ЧЕРНЕНКО Н.Л., ВИЛЬДАНОВА Н.Ф.

Исследовано влияние интенсивной пластической деформации, осуществляемой при комнатной температуре методами равноканального углового прессования (РКУП) и поверхностной фрикционной обработки (ПФО), на микроструктуру, интенсивность изнашивания и коэффициент трения баббита Б83 (11.5% Sb; 5.5% Cu; остальное Sn). Показано, что интенсивная пластическая деформация, приводящая к уменьшению размера зерна баббита до 100–300 нм, а также к сильному измельчению частиц интерметаллидных фаз (SnSb, Cu3Sn), обусловливает существенное (в 2–4 раза) снижение интенсивности изнашивания и уменьшение коэффициента трения пары сталь–баббит в условиях испытаний со смазкой при малой (0.07) и повышенной (4.5 м/с) скоростях скольжения. Как показали структурные исследования, выполненные с использованием сканирующей электронной микроскопии, указанное положительное влияние интенсивной пластической деформации на трибологические свойства баббита связано с формированием на поверхности деформированного баббита развитой пористости, которая улучшает условия смазки пары трения баббит–сталь за счет действия эффекта самосмазывания и, таким образом, способствует сохранению устойчивого режима граничного трения рассматриваемой пары. Образование пористости является результатом ускоренного выкрашивания твердых хрупких интерметаллидных частиц SnSb и Cu3Sn с поверхности трения деформированного баббита, которое вызвано ослаблением и потерей связи данных частиц с пластичной матрицей ( -твердый раствор на основе олова) в ходе интенсивной пластической деформации баббита. В то же время, рассматриваемая пластическая деформация примерно в 1.6 раза повышает интенсивность изнашивания баббита в условиях сухого трении скольжения пары баббит–сталь 45, когда развивается преимущественно усталостный механизм изнашивания рассматриваемого сплава. Причиной этого является внесение в структуру баббита при его интенсивной пластической деформации многочисленных дефектов (микротрещин), снижающих сопротивление поверхностного слоя данного материала усталостному механизму изнашивания.

ДЕФОРМАЦИОННОЕ УПРОЧНЕНИЕ ПРИ ДВОЙНИКОВАНИИ [ 11], [ 44], [011] МОНОКРИСТАЛЛОВ СТАЛИ ГАДФИЛЬДА

АСТАФУРОВА Е.Г., ЧУМЛЯКОВ Ю.И.

Методами просвечивающей электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа проведены экспериментальные исследования механизма деформации монокристаллов стали Гадфильда, ориентированных для растяжения вдоль [ 11], [ 44], [011] направлений. Установлено, что при T = 23°С с ранних степеней деформации 0.5% пластическое течение в монокристаллах этих ориентаций связано с развитием преимущественно механического двойникования. Показано влияние числа действующих систем сдвига на скорость деформационного упрочнения.

ЛАЗЕРНОЕ СПЕКАНИЕ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА

ХАРАНЖЕВСКИЙ Е.В., ИПАТОВ А.Г., КЛИМОВА И.Н., СТРЕЛКОВ С.М.

Приведены экспериментальные данные по формированию структуры и механических свойств слоев, полученных из ультрадисперсных порошковых смесей на основе железа в условиях лазерного воздействия с длиной волны 1 мкм при плотности мощности излучения q 108 Вт/см2 и длительности импульса 10-5 с. Результаты исследования создают основу для развития метода получения комплексных металлических сплавов в метастабильном состоянии при помощи высококонцентрированных источников энергии. Область применения: получение тонких слоев на поверхности сильно нагруженных узлов трения.

ПЕРВОПРИНЦИПНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УПОРЯДОЧЕННОЙ СИГМА-ФАЗЫ СИСТЕМЫ FE–CR В ФЕРРОМАГНИТНОМ СОСТОЯНИИ

КАБЛИМАН Е.А., МИРЗОЕВ А.А., УДОВСКИЙ А.Л.

Представлены результаты первопринципного моделирования -фазы системы Fe–Cr, выполненного с помощью программного кода WIEN2k в приближении обобщенного градиента для обменно-корреляционного потенциала. Целью работы являлось определение равновесных состояний и энергий образования ферромагнитного состояния -фазы системы Fe-Cr, структура (пр. гр. № 136) которой рассматривалась в виде упорядоченных конфигураций вида A2B4C8D8E8, где A, B, C, D, E – кристаллографические неэквивалентные атомные подгруппы, а нижние индексы – их размер (количество атомов). Проведенные расчеты показали, что две наиболее стабильные конфигурации Fe2Cr4Fe8Fe8Cr8 (xCr = 0.40) и Fe2Fe4Cr8Fe8Cr8 (xCr = 0.53) в ферромагнитном состоянии более устойчивы, чем в немагнитном. Влияние ферромагнетизма на изменение значения энергии образования, рассчитанной относительно чистых компонентов в их термодинамически стабильных состояниях, особенно заметно в случае конфигурации Fe2Cr4Fe8Fe8Cr8 (xFe = 0.60) (примерно 6.36 кДж/моль). При этом значение среднего атомного магнитного момента составило примерно 0.75 B. Представленные результаты первопринципных расчетов (при 0 К) энергий образования и магнитных моментов упорядоченных конфигураций -фазы удовлетворительно согласуются с известными экспериментальными данными.

ПОЗДРАВЛЯЕМ ЮБИЛЯРА

СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПРИ ОТЖИГЕ ДЕФОРМИРОВАННОГО СПЛАВА PD–25 АТ. % NI

ПЕТРЕНКО П.В., ГАВРИЛЮК А.В., КУЛИШ Н.П., МЕЛЬНИКОВА Н.А., ГРАБОВСКИЙ Ю.Е.

Методом рентгеновской дифрактометрии и остаточного электросопротивления изучены характер ближнего упорядочения и тонкая кристаллическая структура деформированного при комнатной температуре твердого раствора Pd–25 ат. % Ni и их изменение при изохронном отжиге. Показано, что в деформированном сплаве существует ближний порядок, строение которого не соответствует сверхструктуре L12. При отжиге сплава характер упорядочения не изменяется. Рассмотрены возможные физические процессы, обуславливающие немонотонное изменение при отжиге параметров ближнего порядка и тонкой кристаллической структуры, а также остаточного электросопротивления.

ТЕКСТУРНЫЕ И СТРУКТУРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ В ИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ

ГЕРВАСЬЕВА И.В., ЗИМИН В.А.

Изучена структура и текстура на разных стадиях технологического передела в листах изотропной электротехнической стали разного химического состава. Показано, что проведение дорекристаллизационного отжига между проходами холодной прокатки приводит к увеличению среднего размера зерна в готовой стали.

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЛИЯНИЯ МАЛЫХ ДОБАВОК ПАЛЛАДИЯ НА РАСТВОРИМОСТЬ ВОДОРОДА И ФЛОКЕНООБРАЗОВАНИЕ В СТАЛЯХ

МИРЗАЕВ Д.А., МИРЗОЕВ А.А., КАШУКОВ И.В., ОКИШЕВ К.Ю.

Опасность возникновения флокенов рассмотрена с позиции оценки максимального давления газообразного водорода в микропорах сплава, на величину которого существенно влияет растворимость водорода при P = 1 атм. Растворимость водорода можно резко повысить за счет введения добавок элементов, сильно взаимодействующих с водородом. В статье этот эффект рассмотрен на примере добавок палладия к стали, впервые экспериментально изученных Архаровым. Построена статистическая модель тройного сплава с сильно взаимодействующими атомами замещения и внедрения. Получено уравнение растворимости водорода, в которое помимо концентрации атомов замещения входит единственный параметр энергии , равный разности энергии взаимодействия пар Pd–H и Fe–H. Сопоставление теоретического выражения для растворимости с экспериментальными данными позволило определить = –22.5 кДж/моль. Особенность растворимости в сплавах Fe–Pd заключается в том, что обычное для железа и сталей снижение растворимости ниже 400 К сменяется возрастанием, обусловленным накоплением атомов водорода около атомов палладия (как у ловушек), что и является главной причиной роста растворимости и резкого снижения давления водорода в микропорах.

ЭВОЛЮЦИЯ ДЕФЕКТНОЙ СТРУКТУРЫ РЕВЕРТИРОВАННОГО АУСТЕНИТА ПРИ НАГРЕВЕ ПЛАСТИНЧАТОГО ПЕРЛИТА В СТАЛИ 120Г4

КАРЬКИНА Л.Е., ЯКОВЛЕВА И.Л., СЧАСТЛИВЦЕВ В.М.

С использованием ТЭМ анализа изучена эволюция микроструктуры стали 120Г4 после перлитного превращения и последующего нагрева до температур 680–1200°С. Установлено, что с ростом температуры нагрева уменьшается доля карбидной фазы, изменяется характер дефектной структуры аустенита от микродвойников и дефектов упаковки к дислокациям. При нагреве до Т = 700–720°С в восстановленном (ревертированном) аустените впервые экспериментально обнаружены широкие двойники с правильной кристаллографической огранкой, появление которых, по-видимому, не связано с релаксацией внутренних напряжений, а обусловлено особенностями фазового перлитного превращения.