Физика металлов и металловедение

ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ МАГНЕТРОННОГО НАПЫЛЕНИЯ И ПОСЛЕДУЮЩЕГО ОТЖИГА НА СТРУКТУРУ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ПЛЕНОК FE97 - XZR3NX

ШЕФТЕЛЬ Е.Н., КЕСАРЕВА П.К., УСМАНОВА Г.Ш., УТИЦКИХ С.И., ПЕРОВ Н.С., ИНУЕ Е.М., ФУДЖИКАВА Р.

Методом рентгеноструктурного анализа исследована структура тонких пленок Fe97 - xZr3Nx в зависимости от условий напыления (высокочастотное магнетронное распыления на вращающуюся и неподвижную подложки), и последующего отжига. Показано, что в пленках формируется однофазная структура – пересыщенный ОЦК-твердый раствор -(FeN) (неподвижная подложка) или смешанная структура, состоящая из двух кристаллических фаз: ОЦК-пересыщенного твердого раствора азота в -Fe, ГЦК-фазы Fe4N и аморфной фазы на основе Fe (вращающаяся подложка). При отжиге с повышением температуры уменьшается концентрация азота в ОЦК-фазе; происходит рост зерна ОЦК-фазы от 8 до 14 нм (вращающаяся подложка) и от 10 до 30 нм (неподвижная подложка); увеличивается количество фазы Fe4N. Приведены результаты исследования магнитных свойств пленок. Максимально достигнутые значения индукции насыщения Bs составляют 1.8–1.9 Тл, минимальные значения коэрцитивной силы Hc составляют 1 Э. Оптимальный комплекс свойств (Bs = 1.8–1.9 Тл, Hc = 1.5–1.8 Э) получен на пленках, напыленных на вращающуюся подложку и отожженных при температуре 400°С.

ЗЕРНОГРАНИЧНАЯ СЕГРЕГАЦИЯ В БИНАРНЫХ СПЛАВАХ

СМИРНОВ А.Н.

Рассмотрены и проанализированы результаты экспериментального изучения зернограничной сегрегации в бинарных сплавах. Предложена модель зернограничной сегрегации и изотерма, учитывающая возможность образования комплексов в границах зерен.

ИЗМЕНЕНИЕ НАМАГНИЧЕННОСТИ МУЛЬТИСЛОЙНЫХ НАНОСТРУКТУР FE/SI В ПРОЦЕССЕ СИНТЕЗА И ПОСТРОСТОВОГО НАГРЕВА

ВАРНАКОВ С.Н., КОМОГОРЦЕВ С.В., ОВЧИННИКОВ С.Г., ПАРШИН А.С., КОСЫРЕВ Н.Н.

Представлены результаты исследований намагниченности многослойных пленок Fe/Si с нанометровыми слоями, полученных термическим испарением в сверхвысоком вакууме. В пленках (Fe/Si)n обнаружена зависимость величины намагниченности и ее температурного градиента от толщины индивидуального слоя Fe. Показано, что эта зависимость является следствием образования химического интерфейса на границах раздела Fe–Si в процессе синтеза – немагнитной фазы, доля которой составляет до 50% от толщины индивидуального слоя Fe. На основе анализа необратимого изменения намагниченности, предложен метод оценки кинетических коэффициентов реакции синтеза немагнитного силицида, протекающей в многослойных наноструктурах Fe/Si при высоких температурах. На примере пленки Fe(1.2 нм)/Si(1.5 нм)/Fe(1.2 нм)/Si(1.5 нм)/Fe(1.2 нм)/Si(10 нм) этим методом определена энергия активации Eа и коэффициент диффузии и D0.

КРИСТАЛЛОДИНАМИКА ОЦК–ГПУ-МАРТЕНСИТНОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ. II. МОРФОЛОГИЯ

КАЩЕНКО М.П., ЧАЩИНА В.Г.

В русле концепций гетерогенного зарождения и связанного с ним управляющего волнового процесса излагается динамическая теория формирования кристаллов мартенсита при ОЦК–ГПУ-превращении. Показано, что весь набор наблюдаемых морфологических признаков однозначно связан с путем мартенситной реакции, задаваемым управляющим волновым процессом. В частности, для межфазных ориентационных соотношений найдена аналитическая зависимость угла между направлениями атомных рядов с плотными упаковками атомов от упругих свойств исходной ОЦК-решетки. Количественные оценки даются с использованием значений упругих модулей для ОЦК-титана. Проводится обсуждение результатов и акцентируется внимание на новых возможностях экспериментальных исследований.

МИКРОМАГНИТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАМАГНИЧЕННОСТИ В ТОНКОЙ ПЛАСТИНКЕ

ТОЛСТОБРОВ Ю.В.

Предлагается метод расчета распределения намагниченности М в тонкой монокристаллической пластинке. Предполагается, что поле М изменяется только в плоскости пластинки, т.е. является двумерным. В качестве расчетной области рассматривается среднее сечение пластинки. Суть предлагаемого метода состоит в расчете на двумерной сетке трехмерного магнитостатического поля. Приводится пример расчета для прямоугольной пластинки Ni80Fe20 размером 100 ? 50 ? 5 нм с осью легкого намагничивания, ортогональной плоскости пластинки. Результаты расчетов сравниваются с результатами, полученными на основе решения соответствующей задачи в полной (трехмерной) постановке.

НЕЛИНЕЙНЫЕ АКУСТИЧЕСКИЕ ЛОКАЛИЗОВАННЫЕ ВОЛНЫ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ

СМАГИН В.В., БОРИЧ М.А., ТАНКЕЕВ А.П., ЖУРАВЛЕВ А.С.

В рамках обобщенного уравнения Буссинеска получен и детально исследован новый класс локализованных двухпараметрических состояний. Показано, что три главных параметра задачи (модули упругости, описывающие квадратичную и кубическую нелинейности, и дисперсия, меняющиеся в широких пределах) определяют необходимые условия их формирования. На плоскости двух параметров (“пьедестал” локализованного состояния и его ширина) построены области, где условия формирования этих распределений выполняются. Полученные результаты могут быть использованы для интерпретации экспериментальных данных по структуре и динамическим свойствам локализованных акустических состояний, в том числе и солитонов в твердых телах.

ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА 1570, ПОДВЕРГНУТОГО ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ КРУЧЕНИЕМ

МУРАШКИН М.Ю., КИЛЬМАМЕТОВ А.Р., ВАЛИЕВ Р.З.

Исследовано влияние ультрамелкозернистой структуры, сформированной в алюминиевом сплаве 1570 методом интенсивной пластической деформацией кручением (ИПДК) при комнатной температуре и температуре 100 и 200°С, на его механические свойства: прочность и пластичность. Особенности полученных УМЗ-состояний изучены методами просвечивающей электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа. Установлены закономерности изменения структурных характеристик сплава: среднего размера зерна, областей когерентного рассеяния, микродеформации кристаллической решетки, плотности дислокаций и параметра кристаллической решетки, в зависимости от температуры проведения ИПДК. Механические свойства сплава после ИПДК оценивали по результатам измерений микротвердости и механических испытаний на растяжение. Установлено, что УМЗ сплав демонстрирует рекордно высокий уровень прочности (микротвердость, условный предел текучести и предел прочности достигают 2300, 905 и 950 МПа, соответственно) и значительную пластичность (относительное удлинение до разрушения составило 4.7%) после ИПДК, осуществленной при комнатной температуре. Обработка ИПДК, проведенная при более высоких температурах, незначительно снижает прочностные характеристики УМЗ-материала, однако приводит к существенному падению его пластичности. Данное необычное механическое поведение УМЗ-сплава обсуждается на основании анализа результатов структурных исследований.

ПОЛУЧЕНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ МЕТОДОМ МЕХАНОХИМИЧЕСКОГО СИНТЕЗА

РОМАНЬКОВ С.Е., САГДОЛДИНА Ж.Б., КАЛОШКИН С.Д., КАЕВИЦЕР Е.В.

Метод механохимического синтеза позволяет получать достаточно толстые и плотные, композиционные покрытия при комнатной температуре, за короткое время обработки. Метод очень простой и не требует создания специальной атмосферы. МС-методом на поверхности титана были синтезированы Ti–Al-, Ti–Al–W–C- и Ti–Al–Si-покрытия. При нагреве Ti–Al-композиционных покрытий в интервале температур 600–1000°C на поверхности титана формируются Ti–Al-интерметаллидные фазы. После отжига Ti–Al–Si-покрытий при температурах 900–1000°C, основу покрытий составляли Ti–Al-интерметаллидные фазы и силицидные фазы. Температурные интервалы фазово-структурных превращений зависят от исходного химического состава. Добавки дополнительных элементов, замедляющих диффузию в системе Ti–Al, могут использоваться для термической стабилизации Ti–Al-интерметаллидных фаз.

ПРОХОЖДЕНИЕ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ЧЕРЕЗ ОБЪЕМНЫЕ ОБРАЗЦЫ LA1 - XSRXMNO3 (0.33 X 0.60) МАНГАНИТОВ

НОСОВ А.П., РИНКЕВИЧ А.Б., ВАСИЛЬЕВ В.Г., ВЛАДИМИРОВА Е.В.

Исследовано прохождение радиочастотного электромагнитного поля через объемные образцы La1 - xSrxMnO3 (0.33 x 0.60) манганитов лантана в интервале частот от 20 кГц до 30 МГц и температур от 300 до 400 К, который включает температуру магнитного фазового перехода некоторых из составов. Показано, что, несмотря на различия статических свойств, динамические свойства исследованных составов манганитов схожи, причем отличия более выражены на частотах выше 1 МГц. В ферромагнитной области для всех составов при намагничивании происходят значительные изменения коэффициента прохождения. Сделаны оценки величины начальной динамической магнитной проницаемости. Изменения коэффициента прохождения в ферромагнитной области в основном обусловлены изменениями динамической магнитной проницаемости, а не магнитосопротивлением. Показано, что для всех составов в парамагнитной области температур величина динамической обратимой магнитной проницаемости превышает единицу, что свидетельствует в пользу предположения о сохранении локального магнитного упорядочения.

РЕЛАКСАЦИЯ МЕЖФАЗНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ НА ПОЗДНИХ СТАДИЯХ ГЕТЕРОГЕННОГО РАСПАДА ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ. III. УСЛОВИЯ ИНФИЛЬТРАЦИИ ПОДВОДЯЩИХ ДИСЛОКАЦИЙ

УСТЮГОВ Ю.М., КОНДРАТЬЕВ В.В.

Релаксационные процессы при распаде твердых растворов на стадии коалесценции в режиме дислокационно-матричной диффузии изучаются на примере системы “частица фазы + подводящие дислокации”. Проанализированы варианты линейной и нелинейной взаимосвязи между управляющими параметрами системы: долей релаксированных участков межфазной поверхности и числом краевых дислокаций, подводящих легирующий компонент к фазе выделения. Установлено, что в реальных случаях системе выгодно понижать свою суммарную энергию за счет инфильтрации подводящих дислокаций – просачивания локализованных в фазе сегментов краевых подводящих дислокаций за пределы выделения с образованием структурных дислокационных петель на межфазной поверхности по реакции “1 подводящая дислокация = 1 структурная петля + 1 матричная дислокация”. При повышенной плотности подводящих дислокаций эта реакция блокирована, и релаксация межфазных напряжений осуществляется в результате последовательных срывов когерентности, которые сопровождаются частичным “сбросом” краевых подводящих дислокаций. Для краевых дислокаций, не испытавших “сброс”, сформулировано условие последующего “просачивания” их локализованных в фазе сегментов за пределы частицы по реакции “2 подводящие дислокации = 1 структурная петля + 2 матричные дислокации”.

СТРУКТУРНЫЕ И ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ПРИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ ЛИТОЙ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ХРОМА

ЧАУС А.С.

Изучены особенности структуры и фазового состава литой быстрорежущей стали с повышенным содержанием хрома, легированной вольфрамом, молибденом, ванадием и бором. Обсуждены результаты металлографического, рентгеноструктурного и микрорентгеноспектрального анализов сплавов после литья и полной термической обработки. Показано, что при тепловом воздействии, в результате диффузионного перераспределения легирующих элементов между металлической основой и избыточными фазами, происходят изменения фазового и химического состава, а также морфологии карбоборидной составляющей сплавов.

ТИПЫ ДВОЙНИКОВ И ДИСЛОКАЦИОННАЯ СТРУКТУРА -УРАНА В ИСХОДНОМ И ДЕФОРМИРОВАННОМ ВЗРЫВОМ СОСТОЯНИЯХ

ЗУЕВ Ю.Н., КАБАНОВА И.Г., САГАРАДЗЕ В.В., ПЕЧЕРКИНА Н.Л., ПОДГОРНОВА И.В., МУХИН М.Л.

Методом трансмиссионной электронной микроскопии исследованы и проанализированы двойниковая и дислокационная структура образцов технического урана в исходном (недеформированном) состоянии и после интенсивной деформации с помощью взрывного нагружения плоской волной разной интенсивности. Показано, что при увеличении интенсивности взрывного нагружения сначала возрастает плотность хаотически распределенных дислокаций и двойников, а затем развиваются полигонизационные процессы с образованием субзеренной структуры. Кристаллографический анализ исходных и деформационных двойников урана позволил обнаружить преимущественно двойники смешанного вида {130} и, в единичных случаях, двойники 2 рода {172} и {176}.

ФОТОЭЛЕКТРОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ И ДИФРАКЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ NBOX/NB(110)

РАЗИНКИН А.С., ШАЛАЕВА Е.В., КУЗНЕЦОВ М.В.

Методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и дифракции исследованы кислород-индуцированные поверхностные структуры на грани Nb(110), сформированные в результате сегрегации кислорода из объема кристалла при термическом отжиге до 2000 К в вакууме и/или адсорбции кислорода in situ при температурах выше 1100 К. Атомы ниобия на поверхности кристалла формируют квазиупорядоченные структуры в виде моноатомных Nb-цепочек в окружении кислорода и с точки зрения ближайшего окружения и химической связи близки к состояниям металла в NbOx. Толщина NbOx-подобной структуры оценена в 0.5 нм при степени покрытия поверхности 50%. Выделено два химически неэквивалентных состояния кислорода на Nb(110), предположительно: (1) атомарный хемосорбированный кислород на поверхности Nb-металла и (2) кислород в составе NbOx-подобных кластеров на Nb(110). Модель поверхности NbOx/Nb(110) учитывает искажение структуры NbOx-кластеров: периодическое смещение атомов металла в Nb-цепочках по высоте и изменение углов Nb-O-связей.