Физика металлов и металловедение

АСИММЕТРИЧНЫЙ МАГНИТОИМПЕДАНС МАГНИТОМЯГКОГО ПРОВОДА

СЕМИРОВ А.В., МОИСЕЕВ А.А., БУКРЕЕВ Д.А., КОВАЛЕВА Н.П., ВАСЮХНО Н.В., НЕМИРОВА В.А.

Частотные изменения экспериментальных зависимостей импеданса от силы подмагничивающего постоянного электрического тока, протекающего по магнитомягкому аморфному проводу состава Co66Fe4Nb2.5Si12.5B15 с низкой положительной константой магнитострикции насыщения, обусловлены комбинированным типом его магнитной анизотропии и свидетельствуют о наличии в приповерхностном слое с геликоидальной ориентацией намагниченности многодоменной структуры, а также о влиянии на высокочастотный импеданс движения доменных границ.

ВЛИЯНИЕ ГЕНЕЗИСА МОДИФИЦИРОВАННОГО ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ НА КОНСТРУКТИВНУЮ ПРОЧНОСТЬ ИЗДЕЛИЙ

ДЬЯЧЕНКО С.С., ПОНОМАРЕНКО И.В.

Рассмотрено изменение деформационного поведения стальных тел и их свойств после различных методов поверхностной обработки (цементация, азотирование, бомбардировка низкоэнергетическими ионами, эпиламирование). Проиллюстрировано различие понятий “конструкционная” и “конструктивная” прочность. Показано, что при одинаковой конструкционной прочности металла механические характеристики готового изделия (его конструктивная прочность) кардинально меняются в зависимости от генезиса модифицированного слоя (особенностей формирующейся на поверхности структуры) и его вклада в общее состояние тела. После ионной бомбардировки (толщина слоя меньше 1 мкм) для одного и того же материала при полном сохранении его конструкционной прочности можно получить в изделии либо очень высокое (25-40%) упрочнение без снижения пластичности, либо огромный рост пластичности (увеличение удлинения в 1.6 раза) при повышенной прочности. Эффект объяснен недислокационным механизмом пластической деформации поверхностного слоя, наноструктурированного при ионной бомбардировке, и конкуренцией упрочнения и пластификации в зависимости от величины его вклада. Эффективность упрочняющего действия ионной бомбардировки показана на примере шатунных болтов диаметром 10 мм, пластифицирующее влияние - на тонколистовых холоднокатаных сталях (улучшение штампуемости).

ВЛИЯНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ НА СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ВЫСОКОХРОМИСТОЙ СТАЛИ ПРИ ПОЛЗУЧЕСТИ

ФЕДОСЕЕВА А.Э., ДУДОВА Н.Р., КАЙБЫШЕВ Р.О.

Влияние напряжений на микроструктуру и дисперсные частицы в теплотехнической стали, содержащей в мас. % Fебаланс-0.12С-0.06Si-0.04Ni-0.2Mn-9.5Сг-3.2Со-0.45Мо-3.1W-0.2V-0.06Nb-0.005B-0.05N, было изучено при испытаниях на длительную прочность при Т = 650°С и исходных приложенных напряжениях, изменяющихся от 220 до 100 МПа с шагом 20 МПа. При приложенном напряжении 160 МПа, которое соответствует времени до разрушения 1703 ч, имеет место переход от кратковременной к длительной ползучести. Показано, что легирование 3% Со и увеличение содержания W до 3% значительно увеличивает сопротивление кратковременной ползучести и незначительно увеличивает длительную прочность при испытаниях свыше 104 ч. Переход от кратковременной к длительной ползучести сопровождается существенными изменениями микроструктуры стали. При длительной ползучести происходит обеднение твердого раствора вольфрамом и молибденом до термодинамически равновесного содержания этих элементов в твердом растворе, что приводит к выделению большого количества мелких частиц фазы Лавеса по границам реек и исходных аустенитных зерен. При времени до разрушения >4 х 103 ч имеет место коагуляция карбидов М23С6 и частиц фазы Лавеса, что вызывает трансформацию структуры троостита отпуска в субзеренную структуру.

ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ И ТВЕРДОСТЬ ВЫСОКОЭНТРОПИЙНЫХ СПЛАВОВ COCRFENIMNVX (X = 0.25, 0.5, 0.75, 1)

ШАЙСУЛТАНОВ Д.Г., СТЕПАНОВ Н.Д., САЛИЩЕВ Г.А., ТИХОНОВСКИЙ М.А.

Высокоэнтропийные сплавы CoCrFeNiMnVx (x = 0.25, 0.5, 0.75, 1) получены методом вакуумно-дуговой плавки. Структура и микротвердость сплавов изучены в литом состоянии и после отжига при температурах 700-1100°С. Установлено, что сплавы состоят из ГЦК (у)-твердого раствора и интерме-таллидной сигма (а)-фазы. Объемная доля a-фазы увеличивается с повышением содержания ванадия. В результате отжига происходят фазовые превращения: выделение a-частиц из у-фазы и наоборот, у-частиц из a-фазы. Показано, что изменение объемной доли a-фазы при отжиге происходит из-за изменений в суммарном содержании a-образующих элементов хрома и ванадия в соответствии с правилом рычага. Объемная доля a-фазы изменяется с повышением температуры немонотонно, сначала идет рост, а затем уменьшение. Микротвердость сплавов хорошо коррелирует с изменением объемной доли a-фазы. Обсуждаются механизмы фазовых превращений, количественные взаимосвязи между химическим и фазовым составом сплавов и их твердостью.

ДВУМЕРНАЯ НЕУПОРЯДОЧЕННАЯ МОДЕЛЬ ИЗИНГА С ДЕФОРМИРОВАННОЙ СТАТИСТИКОЙ

БОРОДИХИН В.Н.

В работе впервые исследована двумерная неупорядоченная модель Изинга с деформированной статистикой Цаллиса. Получены значения критических температур и критических показателей. Также получены значения критических температур и критических показателей для однородной модели. Для неупорядоченной модели с деформированной статистикой выявлено возникновение нового типа критичекого поведения. Показано, что в рамках деформированной статистики двумерной изингоподобной модели критерий Харриса также выполняется.

ДИЛАТОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА НАНОКРИСТАЛЛИЗАЦИИ МАГНИТОМЯГКОГО СПЛАВА FE72.5CU1NB2MO1.5SI14B9

ЦЕПЕЛЕВ В.С., СТАРОДУБЦЕВ Ю.Н., ЗЕЛЕНИН В.А., КАТАЕВ В.А., БЕЛОЗЕРОВ В.Я., КОНАШКОВ В.В.

Процесс нанокристаллизации магнитомягкого сплава Fe72.5Cu1Nb2Mo1.5Si14B9 изучали с использованием метода дилатометрии и термомагнитного анализа совместно со структурными исследованиями. Показано, что количество выделившейся нанокристаллической фазы в процессе нагрева аморфного прекурсора хорошо коррелирует с сокращением длины ленты в процессе кристаллизации. Термическое расширение на разных стадиях нагрева и охлаждения зависит от структурно-фазового и магнитного состояния сплава. С увеличением доли ферромагнитной кристаллической фазы численное значение коэффициента, характеризующего линейное термическое расширение, снижается.

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОЧАСТИЦ ЖЕЛЕЗА ПРИ ПЛАВЛЕНИИ И КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

ФЕДОРОВ А.В., ШУЛЬГИН А.В., ЛАВРУК С.А.

Методом молекулярной динамики исследованы процессы плавления наночастиц и кристаллизации нанокапель железа при различных температурных воздействиях. Найденные значения температур фазового перехода для частиц радиусом от 1.5 до 4 нм согласуются с расчетными данными других авторов. При расчете кристаллизации наночастиц железа определена зависимость температуры кристаллизации от скорости отвода тепла и представлен гистерезис явления фазового перехода. На основе полученных калорических кривых найдены коэффициенты теплоемкости частиц и предложены их аппроксимации в виде зависимости от температуры и размера частиц.

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА И ИНДУЦИРОВАННАЯ АНИЗОТРОПИЯ В НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОМ СПЛАВЕ FE72.5-XNIXCU1.1NB1.9MO1.5SI14.3B8.7

КАТАЕВ В.А., СТАРОДУБЦЕВ Ю.Н., МИХАЛИЦЫНА Е.А., БЕЛОЗЕРОВ В.Я., ЦЫНГАЛОВ Р.В.

В нанокристаллическом сплаве семейства Файнмет, модифицированном молибденом, Fe72.5-xNixCu1.1Nb1.9Mo1.5Si14.3B8.7, исследовали влияние замещения железа атомами никеля на магнитные свойства, одноосную анизотропию, наведенную магнитным полем, и процесс кристаллизации. Показано, что введение до 3 ат. % Ni увеличивает температуру Кюри и намагниченность сплава, а введение более 6 ат. % Ni приводит к снижению этих параметров по сравнению с исходным сплавом без никеля. Введение до 6-7 ат. % Ni вызывает линейное увеличение константы индуцированной одноосной магнитной анизотропии. Добавка более 6 ат. % Ni сдерживает кристаллизацию сплава и приводит к существенному снижению его гистерезисных магнитных характеристик.

ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ МИКРОМАГНИТНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ НА ДЕФЕКТАХ ПЛЕНОК ФЕРРИТОВ-ГРАНАТОВ

ВАХИТОВ Р.М., ШАПАЕВА Т.Б., СОЛОНЕЦКИЙ Р.В., ЮМАГУЗИН А.Р.

Теоретически и экспериментально исследуются свойства магнитных неоднородностей, образующихся в магнитоодноосной пленке на дефектах определенного вида. Согласно расчетам, эти образования, соответствующие 0-градусным доменным границам, могут быть двух типов и различаются размерами и энергией. Показано, что неоднородности II типа, которые по характеристикам значительно больше первых, в пластинах конечной толщины могут стать устойчивыми образованиями. Полученные результаты сравнивали с экспериментальными наблюдениями доменной структуры пленок ферритов-гранатов. Рассмотрен возможный вклад неоднородностей II типа в процессы статического и динамического перемагничивания реальных магнетиков.

ПРОЧНОСТНЫЕ СВОЙСТВА И СТРУКТУРА СУБМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО AL-MG-MN СПЛАВА В УСЛОВИЯХ УДАРНОГО СЖАТИЯ

ПЕТРОВА А.Н., БРОДОВА И.Г., РАЗОРЕНОВ С.В.

Представлены результаты исследования прочности субмикрокристаллического алюминиевого сплава А5083 (химический состав-Al (основа)-4.4Мg-0.6Mn-0.11Si-0.23Fе-0.03Cr-0.02Cu-0.06Ti, мас. %) в условиях ударно-волнового сжатия. Субмикрокристаллическая структура сплава сформирована в процессе динамического канально-углового прессования со скоростью 104 с-1. Средний размер кристаллитов в сплаве составлял 180-460 нм. На основании полученных при ударном сжатии профилей скорости свободной поверхности образцов определены динамический предел упругости - σHEL, динамический предел текучести - σT и откольная прочность - σsp субмикрокристаллического сплава. Установлено, что при ударном сжатии σHEL и σт субмикрокристаллического сплава выше, чем у крупнокристаллического, а σSP не зависит от размера зерна. Для субмикрокристаллического сплава достигнуто максимальное значение σHEL = 0.66 ГПа, что превышает σHEL крупнокристаллического сплава на 78%. Динамический предел текучести составляет σт = 0.31 ГПа, что больше предела текучести крупнокристаллического сплава на 63%. Откольная прочность составляет σsp = 1.49 ГПа. Исследована эволюция субмикрокристаллической структуры сплава в процессе ударного сжатия. Определено, что после ударного сжатия в сплаве сохраняется смешанная неравновесная зеренно-субзеренная структура с размером фрагментов около 400 нм, а также наблюдается повышение плотности дислокаций и твердости сплава.

РАЗМЕРНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ЭНЕРГИИ КОГЕЗИИ, ТЕМПЕРАТУРЫ ПЛАВЛЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ ДЕБАЯ СФЕРИЧЕСКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ

ЦЮЙ Я.Д., ЛЯН С.Л., КУН С.Ц., ЧЖАН В.Ц.

Из-за отсутствия экспериментально определенных термодинамических характеристик металлических наночастиц, актуальной становится задача их теоретического определения. Была разработана простая теоретическая модель для изучения влияния размерных эффектов на термодинамические свойства сферических металлических наночастиц, учитывающая поверхностные эффекты и кристаллическую структуру частиц. С помощью этой модели мы изучили влияние размерных эффектов на энергию когезии наночастиц кобальта и меди, температуру плавления наночастиц золота и меди и температуру Дебая наночастиц меди, кобальта и золота. Установлено, что максимальные размерные эффекты наблюдаются на температуре плавления, энергии когезии и температуре Дебая сферических металлических наночастиц со средним размером от 3 до 20 нм. Полученные теоретические данные согласуются с известными экспериментальными и расчетными значениями, полученными для сферических металлических наночастиц. Модель может быть использована для предварительной оценки термодинамических свойств других металлических наночастиц.

СТРУКТУРА СПЛАВОВ СИСТЕМЫ AL-FE, ИЗГОТОВЛЕННЫХ РАЗНЫМИ МЕТОДАМИ, ПОСЛЕ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

ДОБРОМЫСЛОВ А.В., ТАЛУЦ Н.И.

Сплавы системы Al-Fe, изготовленные путем литья, быстрой закалкой из жидкости и механическим легированием из элементных порошков, были изучены с помощью рентгеноструктурного анализа, оптической и просвечивающей электронной микроскопии, а также измерением микротвердости в исходном состоянии и после интенсивной пластической деформации кручением под давлением в наковальнях Бриджмена. Установлена взаимосвязь между фазовым составом, микроструктурой и микротвердостью исследованных сплавов.

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ТЕТРАГОНАЛЬНОГО БЕЙНИТА В СТАЛЯХ

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

В работах Бхадешиа разработан новый класс высокопрочных сталей, в основе которых лежит структура бескарбидного бейнита с повышенным содержанием углерода. По мнению Бхадешиа важнейшей причиной высокой растворимости углерода является возникновение тетрагональности решетки бейнита. Чтобы проверить данный эффект, в данной статье теория тетрагональности мартенсита сплавов железа, разработанная Зинером и Хачатуряном, была применена к бейниту, при условии запрета на выделение карбидов. Были построены выражения для химических потенциалов углерода и железа в аустените и тетрагональном феррите. Рассмотрено равновесие этих фаз и выполнены расчеты граничных концентраций углерода и железа, при различных температурах (300-1000 K) и различных значениях параметров деформационного взаимодействия 0. Строгий расчет подтвердил гипотезу Бхадешиа о том, что подавление карбидообразования при формировании бейнита приводит к увеличению растворимости углерода в ОЦК-фазе.

ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЕ И ТЕРМОЭДС СПЛАВОВ NI75V25, NI72V28 И NI67V33 (АТ. %) ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

АХТЯМОВ Э.Р., ГОРБАТОВ В.И., ПОЛЕВ В.Ф., КОРШУНОВ И.Г.

Представлены результаты измерений температурной зависимости удельного электросопротивления и термоэлектродвижущей силы (термоэдс) сплавов Ni-25 ат. % V, Ni-28 ат. % V и Ni-33 ат. % V в интервале температур от 300 до 1600 К, полученных в режимах медленного нагрева и охлаждения закаленных и отожженных образцов. Показано, что в окрестности температуры фазового превращения порядок-беспорядок политерма электросопротивления сплава Ni75V25 испытывает излом (фазовый переход второго рода), а политерма электросопротивления сплава Ni67V33 - скачок (фазовый переход первого рода). Поведение экспериментальных данных обсуждается в рамках зонной sd-модели Мотта.