Физика металлов и металловедение

АКАДЕМИКУ ВАДИМУ МИХАЙЛОВИЧУ СЧАСТЛИВЦЕВУ ИСПОЛНИЛОСЬ 70 ЛЕТ

АННИГИЛЯЦИЯ ПОЗИТРОНОВ В СПЛАВАХ NI-B И NI-P, ПОЛУЧЕННЫХ ХИМИКО-КАТАЛИТИЧЕСКИМ ВОССТАНОВЛЕНИЕМ ИОНОВ НИКЕЛЯ БОРОГИДРИДОМ, ДИМЕТИЛАМИНО-БОРАНОМ И ГИПОФОСФИТОМ

БАРДЫШЕВ И.И., ДРЕВОСЕКОВ А.Б., ИВАНОВ М.В., КРУТСКИХ В.М., ПОЛУАРОВ Ю.М.

Методом аннигиляции позитронов определены значения энергии Ферми и количество центров за- хвата позитронов для никелевых сплавов (с различным содержанием фосфора и бора), получаемых методом химико-каталитического восстановления ионов никеля. Установлено, что для сплавов Ni- В наблюдался перенос заряда с никеля на бор. В сплавах Ni-P энергия Ферми возрастала с увеличением концентрации фосфора в сплаве. Введение в никель фосфора или бора увеличивало количество центров захвата позитронов.

ДЕФОРМАЦИОННО-ИНДУЦИРОВАННОЕ РАСТВОРЕНИЕ БОРИДА FE2B В НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОМ α-FE

ЕЛСУКОВ Е.П., ПОВСТУГАР И.В., УЛЬЯНОВ А.Л., ДОРОФЕЕВ Г.А.

Методами рентгеновской дифракции, мёссбауэровской спектроскопии и магнитных измерений изучены структурно-фазовые превращения при механическом измельчении в шаровой планетарной мельнице композита α-Fe + Fe2B с общим содержанием В 15 ат.%. Установлено, что растворение борида Fe2B, формирование аморфной фазы Fe-B и сегрегации атомов В на границах зерен происходит при достижении размера зерен в 3 нм. В работе приведен сравнительный анализ деформационно-индуцированного растворения Fe2B и Fe3C в системах Fe-B и Fe-C, обсуждаются возможные механизмы структурно-фазовых превращений.

ИЗМЕНЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ СМЕЩЕНИЙ В СПЛАВАХ УРАНА И ПЛУТОНИЯ И МЕХАНИЗМ СТАБИЛИЗАЦИИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ФАЗ ЛЕГИРОВАНИЕМ

БЛАНТЕР М.С., ГЛАЗКОВ В.П., СОМЕНКОВ В.А., ОРЛОВ В.К., ЛАУШКИН А.В.

Проанализировано влияние легких легирующих элементов в тяжелых матрицах (Мо и Nb в U; A1, Ga и Се в Pu) на величину среднеквадратичных тепловых атомных смещений <u2> и показано, что легкие атомы уменьшают <u2> за счет появления дополнительной линии в фононном спектре, расположенной выше дебаевской частоты самой матрицы. Это приводит к стабилизации высокотемпературных (кубических) полиморфных модификаций, в которых наблюдается высокая растворимость легирующих элементов. Предложенная модель изменения <u2> позволяет объяснить как устойчивость гамма-урана и дельта-плутония в сплавах при комнатной температуре, так и повышение температуры плавления этих металлов при легировании.

ИЗМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО СТРОЕНИЯ И ЭНЕРГИИ НАНОКЛАСТЕРОВ ЗD-МЕТАЛЛОВ И СОЕДИНЕНИЙ TIFE, TINI ПРИ ОЦК-ГПУ-ПРЕВРАЩЕНИИ

ДЕМИДЕНКО В.С., ЗАЙЦЕВ Н.Л., НЕЧАЕВ И.А., НЯВРО А.В., МЕНЬЩКОВА Т.В., СКОРЕНЦЕВ Л.Ф.

В рамках метода рассеянных волн изучена электронная структура и энергия основного состояния нанокластеров ряда Зd-переходных металлов и их соединений. Показано, что значительное различие электронного строения кластерных фрагментов и массивных материалов приводит к существенно различным зависимостям разностей энергий кристаллических модификаций от средней электронной концентрации.

ИЗУЧЕНИЕ УСТАЛОСТНЫХ ПРОЦЕССОВ В АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЯХ, ПРОИСХОДЯЩИХ В ПЛАСТИЧЕСКОЙ ЗОНЕ ПЕРЕД ВЕРШИНОЙ МИКРОТРЕЩИНЫ (I)

ЭТЕРАШВИЛИ Т.В.

С помощью световой и растровой электронной микроскопии изучена пластическая зона перед вер- шиной усталостной макротрещины. В пластической зоне, размер которой достигает 300-350 мкм, выявлены полосы скольжения и изолированные микротрещины. Изучены места образования, дли- на и распределение полос скольжения в пластической зоне. Измерены угловая ориентация полос скольжения относительно направления распространения макротрещины. Обнаружено, что при повторных усталостных испытаниях образуются новые полосы с иными угловыми ориентациями. Определено статистическое распределение длин полос скольжения и их угловых разориентаций относительно направления макротрещины. Найдена взаимосвязь полос скольжения со структурными элементами стали. Измерены размеры изолированных микротрещин в пластических зонах и определено их статистическое распределение. Показано, что длины изолированных микротрещин и полос скольжения совпадают только в области малых значений.

ОРИЕНТАЦИОННАЯ ЗАВИСИМОСТЬ γ-ε-МАРТЕНСИТНОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ В МОНОКРИСТАЛЛАХ АУСТЕНИТНЫХ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ С НИЗКОЙ ЭНЕРГИЕЙ ДЕФЕКТА УПАКОВКИ

КИРЕЕВА И.В., ЧУМЛЯКОВ Ю.И.

На монокристаллах аустенитных нержавеющих сталей Fe-17%Cr-12%Ni-2%Mn-0.75%Si (I), Fe-18%Cr-12%Ni-2%Mo-0.015%C (II) (маc. %) методами рентгеноструктурного анализа и электронной микроскопии исследовано развитие γ-ε-мартенситного превращения (МП) при деформации растяжением в зависимости от ориентации оси кристалла и температуры испытания Т. Показано, что понижение температуры испытания Т< 173 К в монокристаллах сталей (I), (II) с низкой энергией дефекта упаковки γ0 = 0.01-0.015 Дж/м2 приводит к γ-ε-α'-МП при пластической деформации. Установлено, что величина деформации, предшествующей γ-ε-МП зависит от ориентации оси кристалла и величины γ0. В [011], [-111]-кристаллах при растяжении γ-ε-МП развивается с начала пластического течения ε ≤ 3%, тогда как в [-123], [012]-кристаллах после значительной деформации скольжением ε = 16-70%. В [001]-кристаллах γ-ε-МП рентгеновским способом не обнаруживается, а электронно-микроскопически ε-фаза наблюдается, объемная доля ее составляет 1-2%. Физическая причина ориентационной зависимости γ-ε-МП связана с влиянием внешних напряжений σ на величину расщепления полной дислокации а/2<110> на частичные дислокации Шокли а/6<211>, которые создают зародыши ε-фазы.

ОРИЕНТАЦИОННЫЕ СООТНОШЕНИЯ ИКОСАЭДРИЧЕСКОЙ ФАЗЫ И β-ТВЕРДОГО РАСТВОРА В КВАЗИКРИСТАЛЛООБРАЗУЮЩИХ ЗАКАЛЕННЫХ СПЛАВАХ AL61CU26FE13

ШАЛАЕВА Е.В., ПРЕКУЛ А.Ф.

В работе методом электронной микроскопии исследованы ориентационные соотношения и устой- чивые разориентаций соответствующих направлений икосаэдрической (τ)-фазы и фазы β(CsCl)- твердого раствора в закаленных двухфазных сплавах Al61Cu26Fe13 с дендритной структурой. Получены расчетные значения азимутальных разориентаций для направлений обратных решеток τ-и β-фаз на дифракционных картинах A5τ,[113]β; A2τ, [111]β для основного ориентационного соотношения [110]β || A5τ, [111]β || A2τ (1) и близких ориентационных условий- [110]β || А5τ [110]β || A2τ; [111]β || A3τ; [110]β || A2τ; [111]β || A2τ, [110]β || А2τ. Обсуждаются два возможных механизма стабилизации обнаруженных азимутальных разориентаций; первый, реализация соотношения [111]β || A2τ, [110]β || A2τ в закаленных сплавах Al-Cu-Fe, второй, устойчивость разориентаций в результате формирования на границе βτ-фаз слоя икосаэдрической модулированной структуры.

СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ И КУМУЛЯЦИЯ ЭНЕРГИИ В ЖЕЛЕЗО-НИКЕЛЕВОМ СПЛАВЕ ПРИ КВАЗИСФЕРИЧЕСКОМ ВЗРЫВНОМ НАГРУЖЕНИИ

ЗЕЛЬДОВИЧ В.И., ХОМСКАЯ И.В., ФРОЛОВА Н.Ю., ХЕЙФЕЦ А.Э., ГУНДЫРЕВ В.М., ЛИТВИНОВ Б.В., ПУРЫГИН Н.П.

Шаровые образцы железо-никелевого сплава, один из которых находился в аустенитном состоянии, а другой в мартенситоаустенитном, были подвергнуты одинаковому квазисферическому ударно- волновому нагружению. В центральной части исходно аустенитного образца наблюдали начальные стадии возникновения внутренней полости, плавление и рекристаллизацию. В мартенситоаустенит- ном образце не было ни полости, ни плавления, ни рекристаллизации. Под действием ударных волн в этом образце произошел почти полный переход мартенсита в аустенит. По значениям остаточной температуры, взятым из структурных исследований, были выполнены оценки давления. Давление в центре первого образца достигало 180 ГПа и более, во втором образце оно было заведомо меньше 100 ГПа, но больше 20 ГПа. Сделан вывод о том, что превращение мартенсита в аустенит, происходящее с поглощением энергии, ослабляет эффект кумуляции энергии в данных условиях эксперимента.

СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В НАНОКЛАСТЕРАХ СПЛАВА FE-NI. РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ МЕТОДОМ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИ

КАРЬКИНА Л.Е., КАРЬКИН И.Н., ГОРНОСТЫРЕВ Ю.Н.

Размерный эффект в нанокластерах сплава Fe-Ni исследован при нагреве методом молекулярной динамики (МД) с использованием многочастичных потенциалов межатомного взаимодействия. Показано, что для наночастиц размером d > 3.5 нм α-γ-превращение происходит по механизму за- рождения от границ кристаллита и распространения пластин ГЦК-фазы. В результате превращения формируется двойниковая пластинчатая доменная структура. Для наночастиц размером 3.0 < d < 3.5 нм α-γ-превращение сопровождается радиально симметричным движением атомов, близким к схеме Бейна. В результате превращения формируется монодоменное состояние ГЦК-фазы. В наночасти- цах размером 1.5 < d < 3.0 нм α-γ-превращение реализуется через промежуточное состояние, кото- рое сохраняется в течение сотен градусов и характеризуется незавершенным фазовым превращени- ем. Обнаружено, что в кластерах сплава Fe-Ni размером d ≤ 1.5 нм α-γ-превращение не происходит. При нагреве начальная конфигурация с ОЦК-решеткой превращается в икосаэдр через политетраэдрическую или аморфноподобную конфигурации.

ТЕМПЕРАТУРНЫЕ СДВИГИ В КВАНТОВОЙ СФЕРИЧЕСКОЙ Р-СПИНОВОЙ МОДЕЛИ СТЕКЛА

БУЗИЕЛЛО Г., ГАЗЕЕВА Е.В., САБУРОВА Р.В., ХАЙБУТДИНОВА И.Р., ЧУГУНОВА Г.П.

Изучена аналитически и численно низкотемпературная медленная динамика, старение и темпера- турные сдвиги в спин-стекольной фазе в квантовой р-спиновой модели стекла, связанной с кванто- вым внутренним окружением и находящейся во внешних постоянном и переменном полях. Показа- но, что корреляционная функция и реальная часть восприимчивости обнаруживают эффекты ста- рения и восстановления (омоложения) при небольших изменениях температуры. Проведен краткий анализ рассмотренных эффектов.

ТЕПЛОВЫЕ КОЛЕБАНИЯ И ПОЛИМОРФНЫЙ α → β-ПЕРЕХОД В ЛАНТАНЕ

СОМЕНКОВ В.А., ГЛАЗКОВ В.П., БЛАНТЕР М.С.

Методом дифракции нейтронов определена температурная зависимость фактора Дебая-Валлера и величины тепловых атомных смещений двух полиморфных модификаций - α-La с двойной ГПУ и β-La с ГЦК-кристаллическими решетками. Показано, что не происходит существенного изменения среднеквадратичных тепловых атомных смещений температуры Дебая двух модификаций - α-La (135 К) и β-La (130 К) - близки. Однако существенно изменяются относительные (по отношению к периодам решетки) смещения по осям. Переход от анизотропной гексагональной модификации к изотропной кубической приводит к уменьшению максимальных значений и ослаблению темпера- турной зависимости тепловых атомных смещений из-за перераспределения по кристаллографичес- ким осям. При α→β-превращении происходит уменьшение объема и усиливается энгармонизм, о чем свидетельствует удвоение коэффициента объемного термического превращения. Анализ имеющихся литературных данных по полиморфным превращениям показывает, что усиление ангармонизма связано с увеличением удельного объема при переходе от низкотемпературной к высокотемпературной модификации. Предложено объяснение этого явления.

УСТОЙЧИВЫЙ МЕТОД АППРОКСИМАЦИИ ФУНКЦИИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОРИЕНТАЦИИ КАНОНИЧЕСКИМИ НОРМАЛЬНЫМИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯМИ

ИВАНОВА Т.М., САВЕЛОВА Т.И.

Рассматривается решение задачи восстановления функции распределения ориентации (ФРО) поли- кристаллических материалов по экспериментальным полюсным фигурам (ПФ) с помощью моди- фицированного метода компонент. В качестве компонент используются центральные нормальные распределения на группе вращений SO(3). Для нахождения параметров модели используется метод регуляризации. Составленная программа вычисляет параметры модели по полным или неполным полюсным фигурам, полученным рентгеновским или нейтронным способом. Предварительная нор- мировка данных при этом не требуется. По найденным параметрам восстанавливаются ФРО и лю- бые другие ПФ. Применимость метода демонстрируется на примере восстановления текстуры горя- чей прокатки магния на основе ПФ, полученных в Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ. Для на- хождения параметров модели использовались две из шести измеренных ПФ. Остальные четыре ПФ, не участвовавшие в расчетах, восстановлены по найденным параметрам. Они используются для оценки адекватности модели, и как показывают расчеты, имеют тот же уровень погрешности аппроксимации, что и участвовавшие в вычислениях ПФ.

ФЛУКТУАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ РЕСУРСА СВЕРХПЛАСТИЧНОСТИ

КАЙБЫШЕВ О.А., ПШЕНИЧНЮК А.И.

Макроскопический эффект образования шейки, определяющий ресурс сверхпластичности, иссле- дован на основе представлений о деформационном механизме мезоуровня. Установлено, что харак- теристики предельной пластичности могут быть описаны в терминах флуктуационно формируемой при деформации неоднородности пространственного распределения полос кооперированного зернограничного проскальзывания, и не требуется введения изначально присущей образцу макронеоднородности - зародыша шейки.