Физика металлов и металловедение

COMPOSITION DEPENDENCES OF THERMODYNAMICAL PROPERTIES ASSOCIATED WITH PB-FREE TERNARY, QUATERNARY, AND QUINARY SOLDER SYSTEMS

ALI DOGAN , HUSEYIN ARSLAN

In the present study, Chous General Solution Model (GSM) has been used to predict the enthalpy and partial enthalpies of mixing of the liquid Ag–In–Sn ternary, Ag–In–Sn–Zn quaternary, and Ag–Au–In–Sn–Zn quinary systems. These are of technical importance to optimize lead-free solder alloys, in selected cross-sections: xIn/xSn=0.5/0.5 (ternary), Au In0.1 Sn0.8 Zn0.1, Ag In0.1 Sn0.8 Zn0.1 (quaternary), and t=xAu/xIn =1, xIn=xSn=xZn (quinary) at 1173 K, 773 K, and 773 K, respectively. Moreover, the activity of In content in the ternary alloy system Ag–In–Sn has been calculated and its result is compared with that determined from the experiment, while the activities of Ag contents associated with the alloys mentioned above have been calculated. The other traditional models such as of Colinet, Kohler, Muggianu, Toop, and Hillert are also included in calculations. Comparing those calculated from the proposed GSM with those determined from experimental measurements, it is seen that this model becomes considerably realistic in computerization for estimating thermodynamic properties in multicomponent systems.

АНИЗОТРОПИЯ МАГНИТОКАЛОРИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ В ЛЕГКООСНОМ АНТИФЕРРОМАГНЕТИКЕ

КАССАН-ОГЛЫ Ф.А., КОКОРИНА Е.Е., МЕДВЕДЕВ М.В.

Исследованы магнитокалорические эффекты (МКЭ) в двухподрешеточном анизотропном антиферромагнетике с одноионной анизотропией типа “легкая ось” при ориентациях магнитного поля как вдоль, так и поперек оси легкого намагничивания. Показано, что МКЭ, возникающие в продольном магнитном поле, в парамагнитной области выше температуры Нееля TN носят нормальный характер, тогда как в магнитоупорядоченной области ниже TN в невысоких полях они аномальны – изотермическое намагничивание увеличивает магнитную энтропию и адиабатическое намагничивание понижает температуру антиферромагнетика. При намагничивании анизотропного антиферромагнетика перпендикулярно оси легкого намагничивания выше точки Нееля TN наблюдаются нормальные (прямые) МКЭ, которые более слабы, чем в продольном поле, и которые убывают по мере относительного роста параметра одноионной анизотропии D>0. При намагничивании поперечным полем ниже TN, как и в случае продольного намагничивания, в невысоких полях возникают аномальные (обратные) МКЭ, однако они на несколько порядков слабее аналогичных эффектов в продольном поле и полностью исчезают при переходе к предельному случаю изотропного антиферромагнетика.

ВЛИЯНИЕ СПОСОБА КОМПАКТИРОВАНИЯ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ОБЪЕМНЫХ КОМПОЗИТОВ CU + CR3C2

ЕРЁМИНА М.А., ЛОМАЕВА С.Ф., ПАРАНИН С.Н., ДЕМАКОВ С.Л., ЕЛСУКОВ Е.П.

Композиты Cu + Cr3C2 получены механическим сплавлением элементарных компонентов и компактированием методами интенсивной пластической деформации кручением, магнитно-импульсного прессования и электроимпульсного плазменного спекания. Композиты исследованы методами рентгеновской дифракции, оптической и электронной микроскопии, проведены измерения твердости, плотности и электропроводности. Магнитно-импульсное прессование при 500°С позволяет получить объемные нанокомпозиты с однородным распределением дисперсных карбидов в медной матрице, со значениями плотности 96%, микротвердости по Виккерсу 4.6 ГПа, твердости по Роквеллу 69 HRA и электропроводности 19% IACS. При электроимпульсном плазменном спекании при 700°С получены композиты с наноструктурной медной матрицей с включениями карбидов, разделенной на области, которые окружены слоем практически чистой меди. Плотность таких композитов составляет 88%, микротвердость HV – 4.0 ГПа, твердость по Роквеллу – 58 HRA, электропроводность – 26% IACS.

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СПЕКТРЫ СПИН-ВОЛНОВОГО РЕЗОНАНСА В ДВУХСЛОЙНЫХ МАГНИТНЫХ ПЛЕНКАХ

ЗЮЗИН А.М., БАКУЛИН М.А., РАДАЙКИН В.В., САБАЕВ С.Н., ЯНЦЕН Н.В.

Обнаружено резкое различие в поведении температурных зависимостей спектров спин-волнового резонанса двухслойных пленок с различными параметрами слоев закрепления. Проведенный расчет показал, что эффект исчезновения и последующего появления спин-волновых мод в определенном интервале температур связан с уменьшением степени закрепления из-за сближения полей однородного резонанса в слоях возбуждения и закрепления спиновых колебаний.

ИЗМЕНЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ТЕЧЕНИЯ МЕДИ И ДЮРАЛЮМИНИЯ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ

КРАЕВ М.В.

Приведены результаты испытаний на растяжение и сжатие в постоянном магнитном поле индукцией до 1.1 Тл образцов меди марки М3 и дюралюминия Д16. Описано изменение напряжения течения металлов при деформации в различных условиях напряженного состояния. Установлена зависимость напряжения течения от индукции магнитного поля и напряженного состояния.

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУР СПЛАВА U–MO МЕТОДОМ АТОМИСТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

КОЛОТОВА Л.Н., СТАРИКОВ С.В.

Методом атомистического моделирования было выполнено исследование структур метастабильных гомогенных фаз U–Mo, образованных при кристаллизации расплава. Показано, что при небольших концентрациях молибдена более стабильной является фаза, обладающая тетрагональной решеткой. Данную структуру можно характеризовать как близкую к объемноцентрированной решетке с небольшим смещением центрального атома из центра базисной ячейки. Результаты расчетов согласуются с экспериментальными данными и подтверждают анизотропию структуры сплава. По мере увеличения концентрации молибдена происходит плавный переход к кубической структуре, однако этот переход осуществляется не за счет изменения положений атомов урана, а за счет накопления центров стабилизации кубической решетки, которыми являются атомы молибдена.

О ВЛИЯНИИ ЭФФЕКТИВНОЙ МАССЫ ЭЛЕКТРОНОВ НА ЭНЕРГИЮ ФЕРМИ МЕТАЛЛ-ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАНОСАНДВИЧЕЙ

КОРОТУН А.В., БАБИЧ А.В., КАРАНДАСЬ Я.В.

Проведены вычисления размерных зависимостей энергии Ферми металлических пленок Al и Pb, граничащих с диэлектриками SiO2, Al2O3, HfO2, ZrO2 и TiO2. Модифицирована модель свободных электронов и асимметричной потенциальной ямы путем введения эффективных масс электронов в металле и диэлектрике. Проанализирована эволюция размерных осцилляций энергии Ферми металлических пленок в различных диэлектрических окружениях при вариации эффективных масс электронов как в металле, так и в диэлектрике. Показано, что учет эффективной массы электронов в металле приводит к более существенному изменению положения уровня Ферми по сравнению с учетом эффективной массы диэлектрика.

ПОЛУЧЕНИЕ, СТРУКТУРА, ТЕКСТУРА И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СИЛЬНО ДЕФОРМИРОВАННЫХ ОБРАЗЦОВ МАГНИЯ

ВОЛКОВ А.Ю., АНТОНОВА О.В., КАМЕНЕЦКИЙ Б.И., КЛЮКИН И.В., КОМКОВА Д.А., АНТОНОВ Б.Д.

Разработаны и апробированы методики интенсивной пластической деформации (ИПД) чистого магния при комнатной температуре: поперечное выдавливание и гидроэкструзия в саморазрушающейся оболочке. Максимальная истинная деформация образцов после гидроэкструзии составляла e 3.2; в ходе поперечного выдавливания и последующей холодной прокатки достигнуто e 6.0. Проведено изучение структуры и механических свойств образцов магния в различных структурных состояниях. Показано, что в результате ИПД размер зерна уменьшается до d 2 мкм; относительное удлинение образцов до разрыва увеличивается до 20%. Активного двойникования не обнаружено. Причины высокой пластичности магния после ИПД по предложенным схемам обсуждаются с точки зрения иерархии наблюдаемых структурных состояний.

СТРУКТУРА И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА МОНОКРИСТАЛЛА NI3(AL, FE, CR) ПОСЛЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ДЕФОРМАЦИИ

КАЗАНЦЕВА Н.В., РИГМАНТ М.Б., СТЕПАНОВА Н.Н., ДАВЫДОВ Д.И., ШИШКИН Д.А., ТЕРЕНТЬЕВ П.Б., ВИНОГРАДОВА Н.И.

Исследована структура и магнитные свойства монокристалла Ni3(Al, Fe, Cr) после высокотемпературной деформации при 850–900°C растяжением до разрушения. Образования рекристаллизованных зерен или метастабильных фаз не обнаружено. В зоне разрушения сплава с самой высокой степенью деформации (температура деформации 900°C) наблюдаются фрагментация с разворотами атомных слоев и изменение химического состава в подрешетках никеля и алюминия. При магнитных исследованиях в этом сплаве обнаружено две температуры Кюри в образцах, вырезанных из зоны разрушения. При отходе от зоны разрушения никаких дополнительных магнитных переходов не наблюдается, в структуре сплава обнаружены двойники и планарные дефекты. В сплавах, деформированных при 850°C на меньшую степень, также обнаружены двойники, появления ферромагнитного состояния не отмечено.

СТРУКТУРА И ТЕКСТУРА В ЛЕНТАХ ИЗ СПЛАВА NI–30% CO, ПОДВЕРГНУТЫХ ОТЖИГУ В СИЛЬНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ

ГЕРВАСЬЕВА И.В., МИЛЮТИН В.А., БИНОН Э., ХЛЕБНИКОВА Ю.В., РОДИОНОВ Д.П.

Изучена структура и текстура в сплаве Ni–30% Co после холодной прокатки и отжигов в сильном постоянном магнитном поле выше и ниже точки Кюри. Показано, что при всех температурах средний размер зерна после магнитного отжига меньше, чем после отжига без поля. При магнитном отжиге в ферромагнитном состоянии уменьшается объемная доля зерен с кубической ориентировкой и увеличивается объемная доля компонент текстуры деформации.

ТЕКСТУРОВАННЫЕ ЛЕНТЫ-ПОДЛОЖКИ ИЗ БИНАРНЫХ СПЛАВОВ МЕДИ С ВАНАДИЕМ И ИТТРИЕМ ДЛЯ ЭПИТАКСИАЛЬНОГО НАНЕСЕНИЯ БУФЕРНЫХ И СВЕРХРПРОВОДЯЩИХ СЛОЕВ

ХЛЕБНИКОВА Ю.В., РОДИОНОВ Д.П., ЕГОРОВА Л.Ю., СУАРИДЗЕ Т.Р.

Проведено исследование структуры и процесса текстурооования в лентах из бинарных сплавов Cu–0.6 вес. % V и Cu–1 вес. % Y при холодной деформации прокаткой со степенью 99 и последующем рекристаллизационном отжиге. Показана принципиальная возможность реализации совершенной кубической текстуры в тонкой ленте из бинарных сплавов на медной основе с добавками ванадия и иттрия, что открывает перспективу их использования в качестве подложек в технологии производства ленточных высокотемпературных сверхпроводников второго поколения. Определены оптимальные режимы отжига, позволяющие получить в исследованных сплавах совершенную биаксиальную текстуру с содержанием кубических зерен {001} 100 ± 10° на поверхности текстурованной ленты более 95%.

ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЭВОЛЮЦИЯ СПЕКТРА МАГНИТНЫХ ВОЗБУЖДЕНИЙ PRB6

ЛАЗУКОВ В.Н., АЛЕКСЕЕВ П.А., ШИЦЕВАЛОВА Н.Ю., ФИЛИППОВ В.Б.

Методом неупругого рассеяния нейтронов исследован магнитный динамический отклик монокристалла PrB6 в области температур выше фазовых переходов в магнитоупорядоченное состояние (10–120 K). Проведенные исследования имели цель выяснить особенности формирования состояния с небольшим магнитным моментом в области температур 7 K < Т 20 K, обнаруженного в ряде магнитометрических экспериментов. Наряду с квазиупругим сигналом обнаружено слабодисперсионное возбуждение с энергией порядка 1 мэВ, существующее в области температур ниже 24 K. Результаты проанализированы с точки зрения формирования при температурах 10–20 K пространственно неоднородного состояния на основе областей с ближними магнитными корреляциями. Характер корреляций, судя по дисперсии возбуждений, аналогичен наблюдаемому в состоянии с дальним магнитным порядком, развивающимся при более низких температурах.

ТЕРМОДИНАМИКА ТВЕРДОГО РАСТВОРА В AL–LI СПЛАВАХ

АЛЕКСЕЕВ А.А., ЛУКИНА Е.А.

Проведена оценка долей равновесных концентраций атомов лития, распределенных по электронно-структурным состояниям. Термодинамически обоснована возможность существования неравновесных электронно-структурных состояний атомов Li в твердом растворе Al. Возникшее при закалке сплава пресыщение по трем электронно-структурным состояниям атома Li при распаде пересыщенного твердого раствора может приводить к образованию литий-содержащих фаз, в состав которых входят атомы лития в одном электронно-структурном состоянии.

ФРАКТАЛЬНОЕ ОБОБЩЕНИЕ МОДЕЛИ ТОМАСА–ФЕРМИ

РЕХВИАШВИЛИ С.Ш., СОКУРОВ А.А.

Развита модель Томаса–Ферми для многоэлектронного нейтрального атома при произвольной метрической размерности электронного облака. Показано, что электронное облако с пониженной размерностью должно располагаться в непосредственной близости от ядра атома. При метрической размерности электронного облака, равной 2, дифференциальное уравнение модели допускает решение в аналитическом виде, причем параметр экранирования в этом случае не зависит от заряда ядра атома.