Физика металлов и металловедение

АТТЕСТАЦИЯ ПОРОШКОВ НАНОСТРУКТУРИРОВАННОГО НИКЕЛЯ ПО УШИРЕНИЮ ЕГО РЕНТГЕНОВСКИХ ДИФРАКЦИОННЫХ ПИКОВ

Методы анализа профиля рентгеновских дифракционных пиков являются мощным инструментом изучения характеристик микроструктуры нанокристаллических материалов, получаемых с использованием технологии интенсивного пластического деформирования. Метод Уильямсона–Холла и его модификации, метод Уоррена–Авербаха и его модификации используются для извлечения микроструктурной информации, базирующейся на интегральной ширине и коэффициентах представления профиля дифракционных пиков в виде ряда Фурье. В данной работе порошки чистого никеля подвергались размолу в течение 2, 5, 20 и 40 ч с целью выяснить, как на микроструктурном уровне изменяются характеристики этого металла, обладающего ГЦК атомно-кристаллической структурой. Использование методов Уильямсона–Холла и Уоррена–Авербаха и их модификаций позволило извлечь информацию о размере кристаллитов, микроискажениях, плотности дислокаций, их типе и соотношении их парциальных долей (т.н. дислокационном “характере”). Было установлено, что доля краевых дислокаций уменьшается (более чем на 50%) по мере увеличения продолжительности механообработки в шаровой мельнице. Снижение доли винтовых дислокаций было отмечено только при достаточно продолжительных размолах, что в итоге привело к равным долям краевых и винтовых дислокаций – 50 на 50%. Было также обнаружено, что оценки размера кристаллитов по классической и модифицированной (учитывающей число дислокаций на единицу площади в среднем, далее – 2D-средневзвешенной) методике Уоррена–Авербаха близки.

ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ДЕФОРМИРОВАННЫХ ОБРАЗЦОВ ХРОМОМАРГАНЦОВИСТОЙ СТАЛИ

ЧЕЗГАНОВ Д.С., ЧИКОВА О.А., БОРОВЫХ М.А.

Представлены результаты изучения микроструктуры и кристаллического строения образцов стали 35ХГФ (в мас. % 0.31–0.38С, 0.17–0.37Si, 0.95–1.25Mn, 1.0–1.3Cr, 0.06–0.12V, Fe–основа). Образцы отобраны от горячекатаных труб, прошедших разную термическую обработку. Исследование проведено для обоснования выбора режима термообработки на основе выявления связей “структура–свойства”, обеспечивающего повышение коррозионной стойкости труб по отношению к углеводородам. Применялся метод EDS-анализа (Energy-dispersive X-ray spectroscopy) и EBSD-анализа (Electron Backscatter Diffraction). В микроструктуре образцов обнаружены оксидные включения и несплошности размером 1–50 мкм, предположительно состоящие из окалины. Определены размер зерна феррита, ориентации кристаллитов, получена информация о локальных механических напряжениях по картам фактора Тейлора. Измельчение зерна, увеличение доли малоугловых границ, уменьшение локальных механических напряжений свидетельствуют о том, что наибольшую коррозионную стойкость по отношению к углеводородам обеспечивает нормализация при 910°С.

ВОЗДЕЙСТВИЕ ГИДРОАБРАЗИВНОЙ СТРУИ НА СТРУКТУРУ ПРИПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ СПЛАВА AL–MG

ТАБАТЧИКОВА Т.И., ТЕРЕЩЕНКО Н.А., ЯКОВЛЕВА И.Л., ГУДНЕВ Н.З.

Методами оптической, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, а также рентгеноструктурного анализа исследованы изменения структуры и микротвердости в приповерхностном слое сплава Al–Mg(5.8–6.8 мас. %), подвергнутого гидроабразивной резке. Определены плотность дислокаций, размеры областей когерентного рассеяния, величина микроискажений. Выявлена трансформация тонкой структуры при перемещении от объема сплава к поверхности гидроабразивного реза.

ВЫСОКОСКОРОСТНАЯ СВЕРХПЛАСТИЧНОСТЬ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ AL–ZN–MG–CU С ДОБАВКАМИ FE И NI

КОТОВ А.Д., МИХАЙЛОВСКАЯ А.В., БОРИСОВ А.А., ЯКОВЦЕВА О.А., ПОРТНОЙ В.К.

Проведено сравнение показателей сверхпластичности и эволюции микроструктуры в процессе высокоскоростной сверхпластической деформации двух сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu–Zr с добавками никеля и железа, содержащих одинаковую объемную долю частиц фаз эвтектического происхождения Al3Ni или Al9FeNi. Показано, что сплавы проявляют сверхпластичность с удлинениями 300–800% при скоростях деформации 1 × 10–2–1 × 10–1 с–1. Выявлены различия в кинетике рекристаллизации сплавов как во время нагрева, так и во время деформации при разных температурно-скоростных условиях сверхпластической деформации, связанные с разными параметрами частиц эвтектических фаз. При скоростях более 4 × 10–2 в сплаве с Fe и Ni сохраняется частично нерекристаллизованная структура до разрушения материала, в то время как в сплаве с Ni полностью рекристаллизованная структура формируется при скоростях до 1 × 10–1 с–1.

К ВОПРОСУ О КОЛИЧЕСТВЕННОМ ОПИСАНИИ ЗАВИСИМОСТИ НАПРЯЖЕНИЯ ТЕЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ НА СТАДИИ УСТАНОВИВШЕГОСЯ ТЕЧЕНИЯ ПРИ ГОРЯЧЕМ ДЕФОРМИРОВАНИИ ОТ ПАРАМЕТРА ЗИНЕРА–ХОЛЛОМОНА

ЧУРЮМОВ А.Ю., ТЕЛЕШОВ В.В.

С использованием комплекса физического моделирования термомеханических процессов исследовано деформационное поведение алюминиевого сплава 1981 в интервале температур 200–400°С при скоростях деформации 0.001–10 с–1. Построены модели связи напряжения течения с температурой и скоростью деформации с использованием степенной, экспоненциальной зависимости и функции гиперболического синуса от параметра Зинера–Холломона (Z). Показано отклонение расчетных и экспериментальных значений параметра Зинера–Холломона при низких и высоких его значениях при расчете по степенному и экспоненциальному уравнению. Отклонения обусловлены тем, что экспериментально получаемые зависимости напряжения течения от параметра Z во всем интервале его изменения с одной величиной эффективной энергии активации пластической деформации состоят из двух линейных участков, относящихся к горячей и теплой деформации и имеющих разную величину эффективной энергии активации пластической деформации с пониженным значением энергии активации для горячей деформации.

К РАСЧЕТУ ЭНЕРГИЙ ДИССОЦИАЦИИ, КОГЕЗИИ, ОБРАЗОВАНИЯ ВАКАНСИИ, ПРИЛИПАНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ И ПОТЕНЦИАЛА ИОНИЗАЦИИ МАЛЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КЛАСТЕРОВ, СОДЕРЖАЩИХ МОНОВАКАНСИЮ

ПОГОСОВ В.В., РЕВА В.И.

В рамках модели стабильного желе выполнены самосогласованные вычисления пространственных распределений электронов и потенциалов, энергий диссоциации, когезии, образования вакансии, прилипания электронов и потенциала ионизации сплошных кластеров (с N ≤ 254), а также кластеров, содержащих вакансию (). Обсуждается вклад моновакансии в энергетику кластера, размерные зависимости его характеристик и асимптотик. Расчет выполнен на кластере СКИТ-3 Института Кибернетики им. В.М. Глушкова НАН Украины (Rpeak = 7.4 Tflops).

К ТЕОРИИ ДИФФУЗИИ В НЕОДНОРОДНЫХ СРЕДАХ. ТОНКОПЛЕНОЧНЫЙ ИСТОЧНИК ДИФФУЗАНТА

КЕСАРЕВ А.Г., КОНДРАТЬЕВ В.В., ЛОМАЕВ И.Л.

Используя асимптотические методы в теории дифференциальных уравнений, получено оригинальное решение задачи атомной диффузии в полубесконечной неоднородной среде для тонкопленочного (“мгновенного”) источника диффузанта и произвольной координатной зависимости коэффициента диффузии. Проведены математические оценки применимости этого решения, а также численное сравнение его с известным точным решением для частного случая экспоненциальной зависимости коэффициента диффузии от координаты и тривиального случая постоянного коэффициента диффузии. На основе выполненного анализа установлены области времен отжига и глубин проникновения диффузанта, для которых предлагаемый подход оказывается корректным.

РАДИАЦИОННО-ИНДУЦИРОВАННОЕ АТОМНОЕ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ В СТАРЕЮЩИХ FE–NI-СПЛАВАХ ПРИ НЕЙТРОННОМ ОБЛУЧЕНИИ

ШАБАШОВ В.А., САГАРАДЗЕ В.В., ЗАМАТОВСКИЙ А.Е., КОЗЛОВ К.А., КАТАЕВА Н.В.

Исследованы индуцированные нейтронным облучением структурно-фазовые превращения и атомное перераспределение в стареющих ГЦК-сплавах Fe–Ni со специальным легированием интерметаллидообразующими элементами M (Si, Ti, Al, Zr). Установлена связь механизма и кинетики разрушения областей атомного порядка Ni–M в каскадах атомных смещений при нейтронном облучении с химической активностью и диффузионной подвижностью элементов легирования. Проведено сопоставление с закономерностями деформационно-индуцированного растворения интерметаллидов.

ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ТОНКОЛИСТОВОГО ПРОКАТА ИЗ ВЫСОКОПРОЧНОГО ЭКОНОМНО-ЛЕГИРОВАННОГО АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА “НИКАЛИН”

ШУРКИН П.К., БЕЛОВ Н.А., АКОПЯН Т.К., АЛАБИН А.Н., АЛЕЩЕНКО А.С., АВКСЕНТЬЕВА Н.Н.

Обоснован режим деформационно-термической обработки плоских слитков из высокопрочного экономно-легированного сплава системы Al–Zn–Mg–Ni–Fe при получении тонколистового проката с обжатием более 97%. С использованием расчетных и экспериментальных методов были исследованы структура и фазовый состав экспериментального сплава в литом и деформированном состоянии, а также после термообработки, включающей закалку с последующим старением. Установлено, что структура деформированных полуфабрикатов после старения по режимам Т и Т1 включает в себя дисперсионно-упрочненную алюминиевую матрицу и равномерно-распределенные изолированные частицы Al9FeNi с размером 1–2 мкм, что обеспечивает сочетание высокой прочности и удовлетворительной пластичности на уровне стандартных высокопрочных алюминиевых сплавов системы Аl–Zn–Mg–Cu. Фрактографический анализ подтвердил, что разрывные образцы претерпевали вязкое разрушение.

ЭВОЛЮЦИЯ СТРУКТУРЫ ОЛОВЯНИСТОЙ БРОНЗЫ ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ КАНАЛЬНО-УГЛОВОМ ПРЕССОВАНИИ

ПОПОВ В.В., СТОЛБОВСКИЙ А.В., ПОПОВА Е.Н., ФАЛАХУТДИНОВ Р.М., ШОРОХОВ Е.В.

Выполнены исследования эволюции структуры оловянистой бронзы при динамическом канально-угловом прессовании (ДКУП). Для сравнения исследована эволюция структуры технически чистой меди, подвергнутой такой же обработке. Проведено сравнение микротвердости меди и бронзы после 1 и 2 проходов ДКУП.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПУАССОНА МОНОКРИСТАЛЛА ЖАРОПРОЧНОГО НИКЕЛЕВОГО СПЛАВА В ИНТЕРВАЛЕ ТЕМПЕРАТУР 20–1000°С

ГОЛЫНЕЦ С.А., ТОЛОРАЙЯ В.Н., НЕКРАСОВ С.Н., ХВАЦКИЙ К.К.

Работа посвящена экспериментальному определению коэффициента Пуассона при температурах 20–1000°С, которое проводилось на цилиндрических образцах жаропрочного монокристаллического никелевого сплава с кристаллографическими ориентациями (КГО) [001], [011] и [111]. В работе так же определен модуль упругости для образцов этих ориентаций. Установлено, что на образцах жаропрочного никелевого сплава с монокристаллической структурой c КГО [011] коэффициент Пуассона может изменяться от отрицательных до положительных значений, в зависимости от азимутальной ориентации, т.е. от кристаллографических направлений, лежащих в плоскости перпендикулярной продольной оси образца. С целью контроля азимутальной кристаллографической ориентации цилиндрических образцов [011] была разработана металлографическая методика, основанная на выявлении травлением дендритной структуры на торцах этих образцов. Полученные данные по азимутальной ориентации использовали для последующей установки в этих направлениях датчика поперечной деформации.

ЭЛЕКТРОКОНТАКТНЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ СЕРЕБРА, ДИСПЕРСНО УПРОЧНЕННЫЙ НИКЕЛЕМ, ОКСИДАМИ ТИТАНА И ЦИНКА

ЗЕЕР Г.М., ЗЕЛЕНКОВА Е.Г., БЕЛОУСОВ О.В., БЕЛЕЦКИЙ В.В., НИКОЛАЕВ С.В., ЛЕДЯЕВА О.Н.

Методами электронной микроскопии и энергодисперсионного микроанализа проведены исследования образцов композиционного электроконтактного материала на основе серебра, упрочненного дисперсными фазами оксидов титана и цинка. Выявлено равномерное распределение оксидных фаз в образцах, содержащих в исходной шихте 2 мас. % оксида цинка. Повышение количества оксида цинка приводит к увеличению размеров оксидных фаз. Показано, что при содержании оксида цинка 2 мас. % в процессе электроэрозионных испытаний происходит минимальный износ, при 3 мас. % наблюдается перегрев и сваривание образцов контактов.