Физика металлов и металловедение

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ЗАКАЛКИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ТИТАНОВОГО СПЛАВА. СТРУКТУРА И ФАЗОВЫЙ СОСТАВ

ПОПОВ А.А., ИЛЛАРИОНОВ А.Г., СТЕПАНОВ С.И., ЕЛКИНА О.А., ИВАСИШИН О.М.

Методами рентгеноструктурного фазового анализа, электронной просвечивающей и растровой микроскопии установлены закономерности формирования структуры и фазового состава при закалке в сплаве ВТ16. Установлена возможность образования атермической -фазы в сплаве ВТ16 с исходной ( + )-структурой при закалке от температуры 800°С. Определены температуры закалки, при которых фиксируются различные метастабильные фазы: метастабильный -твердый раствор (Тз до 750°С); + + (Тз = 800°С), + -фазы (Тз = 750–850°С), -мартенсит (Тз = 850°С и выше), и построена зависимость изменения объемной доли фаз. Показано, что при температурах закалки вблизи Тпп за счет уменьшения объемной доли -фазы в структуре наблюдается интенсивный рост -зерна.

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ЗАКАЛКИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ТИТАНОВОГО СПЛАВА. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ПОПОВ А.А., ИЛЛАРИОНОВ А.Г., СТЕПАНОВ С.И., ИВАСИШИН О.М.

Методами оптической металлографии, рентгеноструктурного фазового анализа (РСФА), динамического механического анализа установлены закономерности формирования комплекса физико-механических свойств закаленного после печного и скоростного нагрева, сплава ВТ16 (Ti–3.33Al–5.18Mo–4.57V мас. %). Показано, что модуль упругости сплава ВТ16 коррелирует с уменьшением объемной доли -фазы в структуре, за исключением небольшого повышения модуля в интервале температур нагрева под закалку 800–825°С, связанного с присутствием -фазы. Установлено, что использование скоростного нагрева под закалку, способствует повышению температуры перехода сплава в однофазную -область, торможению процесса роста зерна при нагреве под закалку вблизи температуры полиморфного превращения и создает условия для более эффективного упрочнения при последующем старении.

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ РАСПАД ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ БЕТА-ТАНТАЛА С МЕДЬЮ В ПЛЕНКАХ

ТУЛЕУШЕВ Ю.Ж., ВОЛОДИН В.Н., ЖАКАНБАЕВ Е.А.

Высокотемпературной рентгеновской дифрактометрией и электронно-зондовыми исследованиями установлен распад сплавов бета-тантала с медью, полученных соосаждением распыленных ультрадисперсных частиц тантала и меди. При температуре 900°C начинается выделение меди из твердого раствора в отдельную фазу, диффузия ее на поверхность пленки с образованием частиц глобулярной формы и одновременным переходом матричной -модификации в -тантал. Предполагаемый механизм распада твердых растворов включает стадии выделения меди в отдельную фазу, диффузии ее на поверхность вследствие решеточного давления и градиента концентраций внутри матрицы тантала и вне ее, коагуляции наноразмерных образований в капли на поверхности покрытия и последующее испарение меди из них в вакууме.

ДИНАМИКА СПИРАЛЬНОЙ МАГНИТНОЙ СТРУКТУРЫ ВО ВНЕШНЕМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ

ТАНКЕЕВ А.П., БОРИЧ М.А., СМАГИН В.В.

Проанализированы статические и динамические свойства магнетика с анизотропией типа “легкая плоскость” со спиральной магнитной структурой, находящегося во внешнем магнитном поле. Рассчитан энергетический спектр и амплитуды линейных спиновых возбуждений в рассматриваемой структуре. Проведен детальный анализ особенностей их полевых зависимостей. Получены тензоры локальной и интегральной динамических магнитных восприимчивостей. Рассчитаны спин-волновые вклады в температурно-полевую зависимость намагниченности. Обсуждается возможность приложения полученных результатов к исследованию ЯМР в магнетиках со спиральной магнитной структурой.

ИЗМЕРЕНИЕ МЕТОДОМ НАНОИНДЕНТИРОВАНИЯ ТВЕРДОСТИ СУБМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПРОМЫШЛЕННЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ДИНАМИЧЕСКИМ ПРЕССОВАНИЕМ

ЧИКОВА О.А., ШИШКИНА Е.В., ПЕТРОВА А.Н., БРОДОВА И.Г.

Методом наноиндентирования определена твердость субмикрокристаллических алюминиевых сплавов, полученных динамическим канально-угловым прессованием. Показано, что величина твердости сильно деформированного материала зависит от характеристик его структурного состояния. Уменьшение размера зерна и изменение плотности дислокаций неоднозначно влияют на твердость сплавов. Причины обнаруженного изменения твердости объясняются с позиций современных представлений о механизмах интенсивной пластической деформации сплавов.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ -ФАЗЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ С РЕГУЛИРУЕМЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ТЕРМИЧЕСКОГО РАСШИРЕНИЯ

САГАРАДЗЕ В.В., ЗАВАЛИШИН В.А., КАТАЕВА Н.В., КАБАНОВА И.Г., КОСИЦЫНА И.И., КЛЮКИНА М.Ф., ВАЛИУЛЛИН А.И., КАЗАНЦЕВ В.А.

На метастабильном аустенитном сплаве железа с 31.3 мас. % никеля (Н31) показана возможность формирования концентрационной неоднородности по никелю в мелкозернистом аустените в результате -превращения при условии предварительного образования обогащенной никелем промежуточной нанокристаллической -фазы. Оценены значения коэффициентов термического расширения (КТР) при (–100)–300°С в концентрационно неоднородной стали Н31 после различных термических обработок. Выяснены условия регулирования КТР в широких пределах.

КИНЕТИКА ЭВТЕКТИЧЕСКОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

ИВАНОВ М.А., НАУМУК А.Ю.

Дано последовательное термодинамическое описание процесса стационарной эвтектической кристаллизации при малых переохлаждениях. Для нахождения зависимости между параметрами, характеризующими процесс, применен новый подход, который состоит в нахождении выражения для скорости изменения свободной энергии двумя различными способами, что позволяет найти новое соотношение между параметрами возникающей структуры. Первый способ основан на рассмотрении изменения свободной энергии за счет диссипативного процесса разделительной диффузии, происходящей в объеме жидкой фазы. Второй способ состоит в рассмотрении баланса изменения свободной энергии вдали от фронта кристаллизации. На основании различных экстремальных принципов найдены аналитические выражения для скорости кристаллизации и параметров формируемой эвтектической структуры. Рассмотрены наиболее часто наблюдаемые в экспериментах стержневая и ламельная структуры. Показано, что условия возникновения той или иной структуры определяются минимальными значениями как поверхностной энергии между твердыми фазами, так и величины введенного здесь структурного фактора распада.

МАГНИТОСОПРОТИВЛЕНИЕ И ЭФФЕКТ ХОЛЛА В ЭЛЕКТРОННО-ЛЕГИРОВАННОМ СВЕРХПРОВОДНИКЕ ND2 - XCEXCUO4 + С РАЗНОЙ СТЕПЕНЬЮ НЕСТЕХИОМЕТРИЧЕСКОГО БЕСПОРЯДКА: ДВУЗОННАЯ МОДЕЛЬ

ЧАРИКОВА Т.Б., ХАРУС Г.И., ШЕЛУШИНИНА Н.Г., НЕВЕРОВ В.Н., ПЕТУХОВ Д.С., ИВАНОВ А.А.

Проведены исследования магнитополевых зависимостей продольного и холловского сопротивлений электронно-легированной системы Nd2 - xCexCuO4 + с оптимальным содержанием церия, x = 0.15, и различной степенью нестехиометрического беспорядка в магнитных полях до 9 T (B | | c; J | | ab) в интервале температур T = (0.4–4.2) K. Наблюдаемые аномальные зависимости коэффициента Холла R(B) в сочетании с зависимостями удельного сопротивления интерпретированы на основе модели Друде–Лоренца в нормальном состоянии и модели Бардина–Стефена в смешанном состоянии, модифицированных с учетом сосуществования двух типов носителей с противоположным знаком заряда (электронов и дырок).

НОВАЯ ФАЗА MO3PB СО СТРУКТУРОЙ А15 В ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ ПЛЕНОЧНОЙ СИСТЕМЫ МОЛИБДЕН–СВИНЕЦ

ВОЛОДИН В.Н., ТУЛЕУШЕВ Ю.Ж., ЦАЙ К.В., ЖАКАНБАЕВ Е.А.

Ионно-плазменным распылением и соосаждением ультрадисперсных частиц Mo и Pb впервые получены твердые растворы – сплавы во всем интервале концентраций двойной системы в виде покрытий, что является подтверждением термофлуктуационного плавления и коалесценции малых частиц. При формировании покрытий нанослоями молибдена и свинца толщиной менее 1 нм происходит взаимное растворение компонент с образованием твердых растворов одного металла в другом, причем атомы свинца, начиная с концентрации 25 ат. % Pb в сплаве, задают формирующейся решетке свой тип симметрии. В сплавах обнаружена новая фаза, полученная непосредственно в процессе формирования, идентифицированная как Mo3Pb с объемно-центрированной кубической решеткой и структурным типом А15. Определены рентгенографические данные для идентификации фазы. Установлена верхняя температурная граница существования Mo3Pb и построена элементарная ячейка, объем которой составляет 0.1290 нм3.

О ВЛИЯНИИ КВАНТОВО-РАЗМЕРНЫХ ЭФФЕКТОВ НА ОПТИЧЕСКОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО КОМПОЗИТА

КОРОТУН А.В.

В рамках классической теории Максвелл–Гарнетт исследованы оптические свойства ансамбля металлических наночастиц в диэлектрической матрице. Для оценки квантовых эффектов использовано аналитическое выражении для диэлектрической функции металлической частицы-параллелепипеда, полученное в модели свободных электронов и потенциальной ямы бесконечной глубины. Рассчитан коэффициент поглощения для композитов с частицами разных металлов в различных матрицах.

О ТЕМПЕРАТУРНЫХ ИЗМЕРЕНИЯХ КОЭРЦИТИВНОЙ СИЛЫ В АНАЛИЗЕ СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫХ ИЗМЕНЕНИЙ, ПРОИСХОДЯЩИХ ПРИ ОТПУСКЕ ЛЕГИРОВАННЫХ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ

УЛЬЯНОВ А.И., БАРАНОВА И.А., ЧУЛКИНА А.А., ЗАГАЙНОВ А.В., ВОЛКОВ В.А.

Исследовано влияние легирующих элементов Mn, Cr и Si на магнитные гистерезисные свойства цементита и модельных сталей с содержанием углерода 0.6 мас. %. Показано, что легирование карбидообразующими элементами (Mn, Cr) понижает коэрцитивную силу и точку Кюри цементита. Проведены температурные измерения коэрцитивной силы модельных сталей с содержанием углерода 0.6 мас. %, легированных марганцем, хромом или кремнием, в интервале температур от (–196) до 300°C. Установлено, что локальный максимум коэрцитивной силы сталей в исследуемом интервале температур приходится на точку Кюри выделений карбидных фаз. Из анализа температурных зависимостей коэрцитивной силы оценивается содержание легирующего элемента в выделениях цементита сталей, отпущенных при различных температурах. Показано, что характер зависимости коэрцитивной силы легированных сталей от температуры отпуска в интервале от 250 до 700°C определяется главным образом коэрцитивностью и кинетикой образования выделений цементита.

СИММЕТРИЙНЫЙ АНАЛИЗ МАГНИТНЫХ СТРУКТУР, ВОЗМОЖНЫХ В ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ TBNI2SI2 TBMN2SI2

ВОХМЯНИН А.П., ПИРОГОВ А.Н.

В результате нейтронографических исследований твердых растворов TbNi2Si2 TbMn2Si2 в них обнаружены магнитные структуры с волновыми векторами {k8} = + = [ , , 0]/a, { } = = /a и { } = 0. В работе описана методика и результаты расчета базисных функций неприводимых представлений пространственной группы , используемых при наиболее рациональном поиске реальной модели магнитной структуры изучаемых объектов. Определены состав магнитного представления для каждого из вышеперечисленных волновых векторов и возможные варианты взаимной ориентации атомных магнитных моментов в кристаллографических позициях, в которых расположены магнитоактивные атомы (Tb, Ni, Mn).

СТРУКТУРА И МИКРОТВЕРДОСТЬ ХРОМОЦИРКОНИЕВОЙ БРОНЗЫ, ПОДВЕРГНУТОЙ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ МЕТОДАМИ ДИНАМИЧЕСКОГО КАНАЛЬНО-УГЛОВОГО ПРЕССОВАНИЯ И ПРОКАТКИ

ЗЕЛЬДОВИЧ В.И., ФРОЛОВА Н.Ю., ХОМСКАЯ И.В., ХЕЙФЕЦ А.Э., ШОРОХОВ Е.В., НАСОНОВ П.А.

Объемные образцы хромоциркониевой бронзы подвергнуты интенсивной пластической деформации двумя методами: высокоскоростному динамическому канально-угловому прессованию (ДКУП) и квазистатической деформации прокаткой. Методами металлографии и электронной микроскопии исследована структура и измерена микротвердость образцов после деформации и после дополнительного старения. Показано, что высокоскоростная деформация методом ДКУП носит периодический характер. Установлено, что при ДКУП в четыре прохода исследованной бронзы образуется преимущественно структура динамической полигонизации, формирование которой сопровождается процессами старения. При прокатке образуются ячейки деформационного происхождения и структура с хаотически распределенными дислокациями и многочисленными контурами экстинкции.