Физика металлов и металловедение

ВЛИЯНИЕ ФОТОННОГО ОБЛУЧЕНИЯ НА ПРОЦЕСС РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ ТОНКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК

ИЕВЛЕВ В.М., ТУРАЕВА Т.Л., ЛАТЫШЕВ А.Н., СИНЕЛЬНИКОВ А.А., СЕЛИВАНОВ В.Н.

Методом ПЭМ проведено исследование рекристаллизации тонких поликристаллических пленок Au, Pt и Pd, полученных термическим испарением и конденсацией в вакууме на неподогреваемые пластины кремния, покрытые с обеих сторон оксидом кремния. Установлена бoльшая скорость собирательной рекристаллизации тонких поликристаллических пленок Au, Pt и Pd при импульсной фотонной обработке излучением мощных ксеноновых ламп (спектральный диапазон 0.2–1.2 мкм) по сравнению с термической обработкой. Количественная оценка обнаруженного эффекта свидетельствует об изменении механизма процесса, контролирующего миграцию границ зерен, обсуждается возможный механизм. Эффект связывается с возможной активацией гиперзвуковых волн из-за сосуществования фотонного и электронного возбуждений, локализованных в наноразмерных областях металлической пленки.

КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОС НА ФРОНТЕ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ БИНАРНЫХ СПЛАВОВ В УСЛОВИЯХ ЛАЗЕРНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

АСТАПЧИК С.А., БЕРЁЗА Н.А.

Исследован процесс формирования ячеистой структуры на фронте скоростной кристаллизации в бинарных металлических сплавах в условиях лазерного воздействия с длиной волны 1 мкм при плотности мощности излучения q 108 1010 Вт/м2 и длительности импульса 10–3с, инициируемый конвекцией на границе расплав–кристалл. Развита оригинальная физическая модель конвективного тепломассопереноса на границе расплав–кристалл в условиях лазерного воздействия с вышеуказанными параметрами. Предложена улучшенная математическая постановка задачи на устойчивость плоского фронта кристаллизации. Приведены формулы для расчета параметров процесса тепло- и массопереноса на границе расплав–кристалл. Приведены экспериментальные данные по формированию ячеистых структур на стали 45 и на сплавах: Л62 (Cu–38% Zn) и Nb–50% Ti. Результаты выполненного исследования создают теоретическую основу для управления направленно закристаллизованной структурой и свойствами поверхностных слоев металлических сплавов при лазерном воздействии. Область применения: лазерное упрочнение поверхностных слоев сильно нагруженных узлов трения.

КОНСТАНТЫ МАГНИТНОЙ АНИЗОТРОПИИ МОНОКРИСТАЛЛА FE – 3.8% SI

СОЛОВЕЙ В.Д., ДРАГОШАНСКИЙ Ю.Н.

Из условия аппроксимации кривой намагничивания в направлении [110], используя теорию Акулова, определяются константы магнитной анизотропии монокристалла Fe – 3.8% Si. Показано, что из шести рассмотренных констант магнитной анизотропии корректно могут быть найдены только две константы, относящиеся к первой и второй степеням одного из инвариантов группы симметрии кристалла в выражении для свободной энергии магнитной анизотропии.

МАГНИТНАЯ АНИЗОТРОПИЯ СОЕДИНЕНИЯ ND2FE14B И ЕГО ГИДРИДА ND2FE14BH4

МУШНИКОВ Н.В., ТЕРЕНТЬЕВ П.Б., РОЗЕНФЕЛЬД Е.В.

Измерены кривые намагничивания монокристалла class="txr-">Ndclass="txr-x-x-70">2class="txr-">Feclass="txr-x-x-70">14class="txr-">B и его гидрида class="txr-">Ndclass="txr-x-x-70">2class="txr-">Feclass="txr-x-x-70">14class="txr-">BHclass="txr-x-x-70">4 вдоль главных кристаллографических направлений в интервале температур 4.2–280 К. В модели коллинеарного ферримагнитного упорядочения определены константы магнитокристаллической анизотропии, позволяющие описать экспериментальные кривые намагничивания, включая магнитную структуру типа “конус осей легкого намагничивания” при низких температурах и индуцированные магнитным полем фазовые переходы 1-го рода. Показано, что при гидрировании константы анизотропии уменьшаются по абсолютной величине. При этом отношение эффективных констант 4-го и 6-го порядка к константе 2-го порядка возрастает, а константы, ответственные за анизотропию в базисной плоскости, уменьшаются более чем в три раза. В то же время температура спиновой переориентации и угол раствора конуса намагниченности при 4.2 К практически не изменяются. Полученные результаты обсуждаются в рамках теории одноионной анизотропии.

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА И МИКРОСТРУКТУРА СПЛАВОВ R–FE–B–CU (R = PR, ND), ДЕФОРМИРОВАННЫХ РАВНОКАНАЛЬНЫМ УГЛОВЫМ ПРЕССОВАНИЕМ И ПОСЛЕДУЮЩЕЙ ГОРЯЧЕЙ ОСАДКОЙ

ПОПОВ А.Г., ГУНДЕРОВ Д.В., ПУЗАНОВА Т.З., РААБ Г.И.

Исследовано влияние равноканального углового прессования с противодавлением (РКУПП) и последующей осадки на формирование магнитных свойств, текстуры и изменение микроструктуры в сплавах R–Fe–B–Cu (17–20 at% R = Pr, Nd). Показано, что под воздействием РКУПП при 470°С в сплавах Pr–Fe–B–Cu возникает высокая коэрцитивная сила class="txi-">Hclass="txi-x-x-70">c и формируется диаметральная текстура. Применение горячей осадки к сплавам, обработанным РКУПП, увеличивает степень текстуры, если осадка проводится в направлении исходной оси текстуры, или переориентирует ось текстуры в направлении сжатия, если осадка проводится в направлении, перпендикулярном оси исходной текстуры. Установлено, что для достижения высокого уровня магнитных гистерезисных свойств в сплавах Nd–Fe–B–Cu их комбинированная горячая деформация должна проводиться при температуре выше 500°С.

ОРИЕНТАЦИОННАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ’-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) (мас.%) методами рентгеноструктурного анализа и электронной микроскопии исследовано развитие ’-мартенситного превращения при деформации растяжением в зависимости от ориентации оси кристалла и температуры испытания. Установлено, что ориентационная зависимость деформации скольжением, предшествующей ’-МП, определяется двумя факторами: ориентационной зависимостью деформации скольжением до -МП и зависимостью от ориентации работы U, необходимой для образования кристаллов ’-мартенсита. Ориентационная зависимость деформации скольжением, предшествующей -МП, приводит к развитию ’-МП в [ 11]-, [ 23]-, [011]-, [012]-кристаллах с различной степенью дефектности и, соответственно, при разном уровне напряжений. В [001]-кристаллах ’-МП макроскопически не наблюдается из-за подавления -МП в данных кристаллах. Установлено, что в [ 11]-, [011]-, [ 23]-, [012]-кристаллах ’-МП может развиваться при T = 300 К после предварительной деформации при T = 77 К. Физическая причина, обуславливающая развитие ’-МП при T = 300 К, связана с развитием зародышей ’-мартенсита, которые образуются при T= 77 К в ходе пластической деформации.

ОСОБЕННОСТИ РАСПАДА ПЕРЕСЫЩЕННОГО ТВЕРДОГО РАСТВОРА СПЛАВА MG–3.3 МАС.% YB

ДОБРОМЫСЛОВ А.В., КАЙГОРОДОВА Л.И., СУХАНОВ В.Д., ДОБАТКИНА Т.В.

Методом электронной микроскопии, измерения твердости и рентгеноструктурного анализа исследована кинетика распада пересыщенного твердого раствора сплава Mg–3.3 мас.% Yb при старении в интервале температур 150–225°C. Установлены механизм распада пересыщенного твердого раствора и природа фаз, выделяющихся на различных этапах старения: в недостаренном, при максимальной твердости и перестаренном состояниях. Выявлен характер структурных составляющих, ответственных за изменение твердости в процессе старения.

ПРЕДВЕСТНИК ВИРТУАЛЬНОЙ -ФАЗЫ В ТОПОГРАФИИ ЭЛЕКТРОННОЙ ПЛОТНОСТИ НАНОКЛАСТЕРА - TI13

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

В рамках метода рассеянных волн был рассчитан энергетический спектр и волновые функции электронов кластеров -Ti и его сплавов с B, C и N. Обнаружена четкая асимметрия распределения электронной плотности, выделяющая в базисной плоскости ГПУ-структуры группы из 4 и 2 атомов, отражающие координацию ближайших и следующих за ближайшими соседей в плоскости (110) -фазы.

ПРИБЛИЖЕНИЕ ОНЗАГЕРОВСКОГО ПОЛЯ РЕАКЦИИ ДЛЯ ФЕРРОМАГНЕТИКА С ОДНОИОННОЙ АНИЗОТРОПИЕЙ

МЕДВЕДЕВ М.В.

Приближение онзагеровского поля реакции обобщено на случай гайзенберговского ферромагнетика с одноосной одноионной анизотропией второго порядка. Для парамагнитной фазы трехмерного ферромагнетика с классическими векторными спинами рассчитаны критическая температура ферромагнитного перехода, восприимчивость, парные продольные и поперечные спиновые корреляционные функции и магнитный вклад в теплоемкость с учетом онзагеровских поправок на поле реакции. Показано, что критические индексы восприимчивости, теплоемкости и корреляционного радиуса для анизотропного ферромагнетика в этом приближении совпадают с критическими индексами сферической модели. Проанализировано влияние онзагеровских поправок на критическую температуру перехода ферромагнетика с d-мерной гиперкубической решеткой и показано, что в пределе бесконечной размерности пространства поправки от онзагеровского поля реакции обращаются в нуль.

ПРОТЕКАНИЕ ТОКА ЧЕРЕЗ ГРАНИЦУ РАЗДЕЛА КРИСТАЛЛИТОВ ПРИ ПРОИЗВОЛЬНОМ КОЭФФИЦИЕНТЕ ПРОХОЖДЕНИЯ И ЗЕРКАЛЬНОГО ОТРАЖЕНИЯ

ЛАТЫШЕВ А.В., ЮШКАНОВ А.А.

Решена задача об электрическом сопротивлении плоской границы раздела между двумя кристаллитами поликристаллического металла. Коэффициент прохождения электронов через нерассеивающую границу раздела кристаллитов предполагается произвольным. Получены выражения для электрического поля вблизи границы раздела и функции распределения электронов. Определена зависимость сопротивления границы кристаллитов от коэффициента отражения электронов от границы кристаллитов.

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СТАБИЛЬНОСТИ ГЦК-РАСТВОРОВ FE–CR С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕЗУЛЬТАТОВ ПЕРВОПРИНЦИПНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

МИРЗОЕВ А.А., ЯЛАЛОВ М.М., МИРЗАЕВ Д.А.

Представлены результаты первопринципного моделирования энергии взаимообмена атомов Fe и Cr в твердых ГЦК-растворах, а также разности энергий ГЦК- и ОЦК-хрома. Полученные результаты для 0 К существенно отличаются от принятых в настоящее время термодинамических функций ГЦК- и ОЦК-растворов системы Fe–Cr. Дано новое термодинамическое описание указанных растворов, согласующееся с данными первопринципных расчетов для 0 К и позволяющее построить диаграмму -равновесия, близкую к экспериментальной.

УСЛОВИЯ ДОСТИЖЕНИЯ СТАДИИ СТАЦИОНАРНОГО РАДИАЦИОННОГО РАСПУХАНИЯ

КОЗЛОВ А.В., ПОРТНЫХ И.А.

Проведен анализ условий реализации стадии стационарного радиационного распухания. Предложена модель, описывающая коалесценцию пор при их росте. Показано, что при достижении определенного соотношения между параметрами распределения пор по размерам интегральная площадь поверхности пор перестает изменяться, что обеспечивает постоянство скорости радиационного распухания. Получены экспериментальные данные по изменению характеристик пористости в стали ЧС-68 при высокодозном нейтронном облучении. Установлено, что с ростом пористости интегральная площадь поверхности пор сначала увеличивается, а затем достигает насыщения при значении пористости 8–11%.

ФАЗООБРАЗОВАНИЕ, СТРУКТУРА И НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ НАНОСТРУКТУРНЫХ ПЛЕНОК БОРИДОВ ТАНТАЛА

ГОНЧАРОВ А.А., ИГНАТЕНКО П.И., КОНОВАЛОВ В.А., СТУПАК В.А., ВОЛКОВА Г.К., ГЛАЗУНОВА В.А., ПЕТУХОВ В.В.

Методом нереактивного ВЧ-магнетронного распыления мишени ТаВclass="txr-x-x-70">2 синтезированы наноструктурные пленки боридов тантала. Исследовано влияние режимов распыления на фазообразование, структуру и напряженное состояние получаемых образцов. Толщина пленок определялась методом многолучевой интерферометрии и рентгеновским методом, структура и фазовый состав пленок исследовались методами рентгеновской дифрактометрии, просвечивающей электронной микроскопии, растровой электронной микроскопии, элементный состав пленок исследовался методом вторичной ионной масс-спектрометрии. Изменение режимов напыления оказывало влияние на фазообразование и структуру синтезированных пленок и приводило к изменению их субструктурных характеристик: размера блоков мозаики, величины микродеформации кристаллической решетки, а также степени текстурированности и уровня макронапряжений. Получены как текстурированные напряженные, так и нетекстурированные ненапряженные наноструктурные пленки боридов тантала.