Физика металлов и металловедение

FRACTURE MODES DURING SEVERE PLASTIC DEFORMATION OF NITI SHAPE MEMORY ALLOYS

CRACIUNESCU CORNELIU M., SILVA RUI J. C.

The effects of severe plastic deformation on the surface microstructural characteristics of NiTi shape memory alloys were observed after one single pass using the equal channel angular pressure technique. The analysis of the deformation and fracture showed distinct features related to the composition of the alloys, the temperature of the process and the surface effects during the relative sliding in the die. In samples deformed at room temperature, the cracks initiated at the surface under tensile stress are amplified during the extrusion in the concurrent channel. The multiple cracks that develop during the friction process between the surfaces of the channels of the die are the main cause for the fracture, even in materials that are less brittle, incorporating a smaller fraction of Ti2Ni precipitates and showing ductile fracture. A differential state of stress appears to exist in the deformed alloys starting from one surface to the other.

АСИММЕТРИЧНЫЙ ПИННИНГ ВИХРЕВЫХ ДОМЕННЫХ СТЕНОК В ФЕРРОМАГНИТНЫХ ПЛЕНКАХ НА ОБЛАСТЯХ С ПОВЫШЕННОЙ НАМАГНИЧЕННОСТЬЮ НАСЫЩЕНИЯ

ДУБОВИК М.Н., КОРЗУНИН Л.Г., ФИЛИППОВ Б.Н.

Исследовано закрепление вихревых доменных стенок, существующих в ферромагнитных пленках с плоскостной анизотропией, на области с повышенным значением намагниченности насыщения. Методом исследования было численное микромагнитное моделирование в двухмерной модели распределения намагниченности. Установлена анизотропия величины поля отрыва доменной границы при включении внешнего поля в разных направлениях. Исследованы зависимости поля отрыва от размеров и положения области с повышенной намагниченностью насыщения, разности намагниченностей указанной области и основной части пленки, а также толщины пленки. Установлены физические причины полученных закономерностей.

ВЛИЯНИЕ РКУ-ПРЕССОВАНИЯ И СТАРЕНИЯ НА МИКРОСТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА AL–CU–MG–SI-СПЛАВА

ГАЗИЗОВ М.Р., ДУБИНА А.В., ЖЕМЧУЖНИКОВА Д.А., КАЙБЫШЕВ Р.О.

Рассмотрено влияние промежуточного РКУ-прессования и окончательного старения при 170°С на механические свойства и микроструктуру алюминиевого сплава системы Al–Cu–Mg–Si с высоким соотношением Cu/Mg (АА2014). После закалки и старения (обработка Т6) предел текучести ( 0.2) и пределы прочности ( В) равны 415 и 450 МПа, соответственно, а удлинение до разрушения ( ) – 4.2%. Дисперсионное упрочнение обеспечивается за счет выделения частиц , , и Q‘/C-фаз. При промежуточном РКУ-прессовании и последующем старении в течение 0.5 ч 0.2 и В повышаются до 470 и 535 МПа, соответственно, а до 9.5. Также пластическая деформация приводит к формированию микроструктуры, состоящей из деформационных полос с высокой плотностью дислокаций. При старении в течение 0.5 ч происходит частичный распад пересыщенного твердого раствора и формирование сегрегаций в теле кристаллитов и на дислокациях, а также выделению зон Гинье–Престона и -фазы, что в совокупности обеспечивает максимальный прирост прочности сплава АА2014. При увеличении времени старения до 8 ч наблюдается незначительное снижение как 0.2 и В до 465 и 515 МПа, так и до 6. Показано, что промежуточное РКУ-прессование не оказывает влияние на последовательность выделения основных упрочняющих и -фаз при старении. Однако, имеет место значительное уменьшение объемной доли и увеличение дисперсности упрочняющих частиц.

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СПЛАВА TI43.2ZR7.8CU40.8NI7.2CO1, СОДЕРЖАЩЕГО АМОРФНУЮ И КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ФАЗЫ

БАЗЛОВ А.И., ЧУРЮМОВ А.Ю., ЦАРЬКОВ А.А., ХАЖИНА Д.M.

Исследованы структура и механические свойства сплава Ti43.2Zr7.8Cu40.8Ni7.2Co1, полученного методом литья в массивную медную изложницу. Показано, что в результате быстрого охлаждения расплава структура состоит из аморфной матрицы и распределенных в ней кристаллических частицам, благодаря чему сплав демонстрирует высокую прочность (более 1600 МПа) и относительно высокую пластичность (1%). Моделирование процесса деформации сплава с использованием метода конечных элементов показало, что кристаллические частицы в аморфной матрице являются эффективными барьерами для распространения полос сдвига, тем самым стимулируя зарождение и развитие новых полос сдвига и увеличивая общую пластичность материала.

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА И СТРУКТУРА НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ ТИПА ФАЙНМЕТ С РАЗЛИЧНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ЖЕЛЕЗА

МУШНИКОВ Н.В., ПОТАПОВ А.П., ШИШКИН Д.А., ПРОТАСОВ А.В., ГОЛОВНЯ О.А., ЩЕГОЛЕВА Н.Н., ГАВИКО В.С., ШУНЯЕВ К.Ю., БЫКОВ В.А., СТАРОДУБЦЕВ Ю.Н., БЕЛОЗЕРОВ В.Я.

Изучено влияние состава и температуры отжига на структуру и магнитные свойства нанокристаллических магнитомягких сплавов Fe–Cu–Nb–Mo–Si–B. Показано, что увеличение содержания железа по сравнению с его количеством в традиционном сплаве Файнмет позволяет увеличить магнитную индукцию на 18% при уровне коэрцитивной силы менее 6 А/м. Установлено, что в быстрозакаленных лентах сплавов, обогащенных Fe, наряду с аморфной фазой присутствуют выделения кристаллической фазы на основе -Fe, в которой кристаллографические направления типа (100) ориентированы перпендикулярно плоскости ленты. С использованием термомагнитного анализа и дифференциальной сканирующей калориметрии для сплавов с различным содержанием железа определены температуры структурных и магнитных фазовых переходов. Установлено, что в быстрозакаленных лентах, обогащенных железом, выпадению наноразмерных зерен магнитомягкой фазы Fe–Si предшествует расслоение однородной аморфной матрицы на аморфные области различного состава.

МЕЖАТОМНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ В МАЛОКОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ СИСТЕМЫ AG–AU

БОГДАНОВ В.И., БОЛЬШОВ Л.А., КОРНЕЙЧУК Е.А., ПОПОВ В.А., КОРНЕЙЧУК С.К., БАДАНИН Д.А.

Важное значение в теории растворов имеют термодинамические параметры взаимодействия и энтальпийные параметры коэффициенты разложения парциальных избыточных термодинамических функций в ряд по концентрациям растворенных компонентов. В приближении парного взаимодействия между атомами примеси в растворе рассматриваемые параметры могут быть вычислены теоретически с использованием методов теории функционала плотности в электронной теории сплавов. В качестве примера были выбраны твердые растворы замещения Au в Ag, образованные атомами из близких по химическим свойствам компонентов, деформационные взаимодействия в которых должны быть малы, и не нужно учитывать сложные магнитные вклады в парные потенциалы. Полная энергия малоконцентрированного раствора Au в Ag и вклады от химических и деформационных взаимодействий в потенциалы парного взаимодействия рассчитаны до седьмой координационной сферы включительно. Получено вполне удовлетворительное согласие с термодинамическими параметрами, полученными из экспериментальных данных.

МОДИФИЦИРУЮЩЕЕ ВЛИЯНИЕ ВОЛЬФРАМА НА ВАКУУМНЫЕ КОНДЕНСАТЫ ЖЕЛЕЗА

БАРМИН А.Е., СОБОЛЬ О.В., ЗУБКОВ А.И., МАЛЬЦЕВА Л.А.

Изучены закономерности формирования структуры, прочностные свойства и термическая стабильность вакуумных конденсатов системы Fe–W. Обнаружено, что легирование фольг железа вольфрамом до 1 ат. % позволяет диспергировать зеренную структуру конденсатов до нанометровой размерности, существенно повышать их прочностные свойства и температуру рекристаллизации. Так фольги с содержанием вольфрама 0.8 ат. % и размером зерна около 50 нм имеют твердость 5.5 ГПа и температуру рекристаллизации 800°С. Полученные результаты могут быть использованы для разработки состава сталей, предназначенных для последующего получения высокопрочных и термостабильных наноструктурных состояний.

ОСОБЕННОСТИ ВЛИЯНИЯ ИЗГИБНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ НА ДИНАМИЧЕСКИЕ МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА АМОРФНОГО СПЛАВА Со69FE3.7CR3.8SI12.5B11 C ОЧЕНЬ НИЗКОЙ МАГНИТОСТРИКЦИЕЙ

КЕКАЛО И.Б., МОГИЛЬНИКОВ П.С.

При изучении аморфного сплава Со69Fe3.7Cr3.8Si12.5B11 с очень низкой магнитострикцией (| s| 10-7) были обнаружены необычные, “аномальные”, закономерности влияния напряжений изгиба (диаметра тороидальных образцов D) на гистерезисные магнитные свойства (Нс, ), измеренные в динамическом режиме при частотах f переменного магнитного поля от 0.1 до 20 кГц. При низких частотах (f < 1 кГц) коэрцитивная сила Нс изученного сплава практически не зависит от D. Проницаемость (Н = 5 мЭ), напротив, не зависит от D при высоких частотах и зависит от D при низких. В образцах, подвергнутых высокотемпературному отжигу (390°С) с последующей закалкой в воде, наблюдаются необычные закономерности: проницаемость увеличивается с уменьшением радиуса тороидальных образцов, т.е. с увеличением изгибных напряжений.

ПРОЦЕССЫ СТРУКТУРНОЙ РЕЛАКСАЦИИ В АМОРФНОМ СПЛАВЕ Со69FE3.7СR3.8SI12.5B11 С БЛИЗКОЙ К НУЛЮ МАГНИТОСТРИКЦИЕЙ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ МАГНИТНЫХ ШУМОВ, ОБУСЛОВЛЕННЫХ СКАЧКАМИ БАРКГАУЗЕНА

КЕКАЛО И.Б., ЛУБЯНЫЙ Л.З., МОГИЛЬНИКОВ П.С., ЧИЧИБАБА И.А.

Изучена эволюция гистерезисных магнитных свойств и характеристик магнитных шумов, вызванных скачками Баркгаузена, в зависимости от развития в различных температурных районах отжига отличающихся по своей природе процессов структурной релаксации. Показано, что изученный аморфный сплав на основе кобальта обладает высокой по сравнению со сплавами на основе железа пространственной однородностью магнитных шумов. Стабилизация границ доменов вследствие направленного упорядочения (при температурах отжига Та < Тс) и процессы кластеринга (при Та > Тс), фиксируемые методом малоуглового рассеяния рентгеновских лучей, не только влияют на уровень гистерезисных магнитных свойств, но определяют и магнитошумовые характеристики сплава. Сопоставление динамики магнитошумовых закономерностей с изменением магнитострикции насыщения s позволило прийти к заключению, что не только направленное, но и изотропное ближнее упорядочение влияет на особенности характеристик магнитных шумов. Выявлены интервалы температур отжига, обеспечивающие приемлемые значения гистерезисных магнитных свойств при одновременном низком уровне магнитных шумов. Такая ситуация складывается при некоторой оптимальной концентрации кластеров в изученном сплаве.

СЕПАРАЦИЯ РАДИАЦИОННЫХ ДЕФЕКТОВ В ДЕФОРМИРОВАННОМ НИКЕЛЕ

ДАНИЛОВ С.Е., АРБУЗОВ В.Л., ПЕЧЕРКИНА Н.Л., САГАРАДЗЕ В.В.

Методами измерения остаточного электросопротивления и электронной микроскопии исследован процесс сепарации радиационных дефектов при электронном облучении в деформированном прокаткой чистом никеле. Показано, что эффект сепарации радиационных дефектов определяется микроструктурой. В деформированном и отожженном при 450 K никеле фактически имеется две системы стоков точечных дефектов – границы субзерен и дислокационная структура тела субзерна. Приросты электросопротивления в деформированном никеле (концентрация вакансий) с увеличением дозы приближаются к квазистационарному уровню и зависят от степени деформации немонотонно. Максимум прироста наблюдается при степени деформации около 40%. Кинетика пострадиционного отжига накопленных при облучении вакансий определяется так же как, и для междоузельных атомов в процессе облучения, мощностью стоков.

СТРУКТУРА АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА AL–CU–MG, КРИОПРОКАТАННОГО С РАЗЛИЧНОЙ СТЕПЕНЬЮ

КРЫМСКИЙ С.В., АВТОКРАТОВА Е.В., СИТДИКОВ О.Ш., МИХАЙЛОВСКАЯ А.В., МАРКУШЕВ М.В.

Методами оптической металлографии, рентгеноструктурного анализа, просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии исследовали изменения структуры алюминиевого сплава Д16 (2024), вызванные изотермической прокаткой при температуре жидкого азота. Установлено, что основные структурные изменения, протекающие в материале при деформации до e 2.0, связаны с формированием и эволюцией дислокационной структуры, содержащей ячейки нанометрического размера. При дальнейшем увеличении степени деформации до e 3.5 активизируются процессы возврата и рекристаллизации, ведущие к формированию смешанной зеренно-субзеренной наноразмерной структуры.

ТЕКСТУРА ДЕФОРМАЦИИ ПРОКАТАННЫХ ЛЕНТ ИЗ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ МЕДИ КАК УСЛОВИЕ ПОЛУЧЕНИЯ ОСТРОЙ КУБИЧЕСКОЙ ТЕКСТУРЫ ПРИ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ

ГЕРВАСЬЕВА И.В., РОДИОНОВ Д.П., ХЛЕБНИКОВА Ю.В.

Показано, что определенное количественное соотношение основных текстурных компонент после холодной деформации прокаткой на 98.6–99% медных сплавов определяет возможность получения острой кубической текстуры в лентах после последующего рекристаллизационного отжига. Этому критерию соответствуют двойные сплавы меди с никелем (до 40 ат. %), а также меди с добавками железа и хрома. Найдено, что оптимальная текстура деформации может быть создана в некоторых тройных медно-никелевых сплавах при добавлении Cr, Fe или Mn. Показано, что анализ компонентного состава текстуры деформации с помощью функции распределения ориентаций может более точно предсказать возможность получения кубической текстуры при последующей рекристаллизации сплавов по сравнению со значениями энергии дефектов упаковки.

ФРАГМЕНТАЦИЯ КРИСТАЛЛОВ ПРИ НАЛИЧИИ ДЕФОРМАЦИОННОГО ДВОЙНИКОВАНИЯ И ДИНАМИЧЕСКОЙ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ

РЫБИН В.В., ЗОЛОТОРЕВСКИЙ Н.Ю., УШАНОВА Э.А.

На примере микроструктуры зоны соединения листовых заготовок меди, полученного сваркой взрывом, с помощью EBSD-анализа исследовали механизм формирования фрагментированной структуры. Процесс структурообразования включал в себя, помимо образования границ деформационного происхождения, также деформационное двойникование и динамическую рекристаллизацию. Предложен метод компьютерного анализа распределений межфрагментных разориентировок, позволяющий определить парциальные вклады различных механизмов фрагментации и оценить параметры распределения. На основе проведенного анализа рекомендовано выбирать металлы, склонные к деформационному двойникованию, для получения ультрамелкозернистых материалов.