Физика металлов и металловедение

ВЛИЯНИЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА ХРУПКОСТЬ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ

СМИРНОВ М.А., ПЫШМИНЦЕВ И.Ю., ВАРНАК О.В., МАЛЬЦЕВА А.Н.

Исследовано влияние высокотемпературной термомеханической обработки (ВТМО) на хрупкость, связанную с деформационным старением, и обратимую отпускную хрупкость низкоуглеродистой трубной стали с ферритно-бейнитной структурой. При проведении ВТМО низколегированной стали следует учитывать изменение в ее структуре количества феррита и соотношения объемных долей реечного и игольчатого бейнита. Установлено, что сталь, подвергнутая ВТМО, претерпевает при деформационном старении транскристаллитное охрупчивание. В то же время ВТМО, подавляя интеркристаллитное разрушение, ослабляет развитие обратимой отпускной хрупкости.

ВЛИЯНИЕ МЕГАПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА СПЛАВА AL-LI-CU-MG-ZR-SC-ZN

КАЙГОРОДОВА Л.И., РАСПОСИЕНКО Д.Ю., ПУШИН В.Г., ПИЛЮГИН В.П., СМИРНОВ С.В.

Методами электронной микроскопии изучены структурные и фазовые превращения в сплаве Al-Li- -Cu-Mg-Zr-Sc-Zn с микрокристаллической структурой после старения на максимальную прочность и в наноструктурном состоянии после мегапластической деформации кручением под давлением. Показано, что мегапластическая деформация приводит к формированию в сплаве наноструктурного состояния, характер которого определяется величиной деформации и полнотой протекания динамической рекристаллизации. Установлено, что деформация также вызывает изменение фазового состава сплава. Обсуждается влияние структурных составляющих сильнодеформированного сплава на уровень его механических свойств (твердость, пластичность, модуль упругости, жесткость).

ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ ХОЛОДОМ НА МИКРОТВЕРДОСТЬ И МИКРОСТРУКТУРУ AL-SI-MG-MN-СПЛАВА ПОСЛЕ ГАЗОВОЛЬФРАМОВОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ

ДЕВАНАТАН Р., ЮВАРАДЖАН Д., КРИСТОФЕР СЕЛЬВАМ Д., ВЕНКАТАМУНИ Т.

Показано, что целенаправленное воздействие низких температур (обработка холодом) на Al-Si-Mg-Mn сплав, предварительно подвергнутый дуговой сварке вольфрамовым электродом в защитном газе (ГВДС), опосредованно сказывается на механических свойствах материала. Существенное разупрочнение сплава в области сварного шва является следствием его расплавления и последующего естественного затвердевания - процессов, приводящих к растворению выделений упрочняющей фазы. Эксперименты были проведены на подвергшихся ГВДС сварке пластинах 6-ти миллиметровой толщины, с учетом изменения теплового воздействия, которое оказывалось на образцы электрической дугой, а именно, 370.0, 317.1, 277.5, 246.4, 222.0 Дж/мм, и продолжительности обработки холодом. Обработка холодом проводилась при температуре -45°С с использованием сухого льда. Измерение твердости и исследование микроструктуры образцов Al-Si-Mg-Mn сплава осуществлялись в районе сварного соединения, в двух различных состояниях, а именно, сразу после сварки и после послесварочной обработки, включавшей этапы действия низкой температуры и последующего искусственного старения. Было установлено, что послесварочная обработка приводила к значительному увеличению твердости в областях сварного соединения вследствие возобновления характерной для данной системы последовательности выделения фаз.

ДЕФОРМАЦИОННО-ИНДУЦИРОВАННОЕ РАСТВОРЕНИЕ И ВЫДЕЛЕНИЕ НИТРИДОВ В АУСТЕНИТЕ И ФЕРРИТЕ ВЫСОКОАЗОТИСТОЙ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ

ШАБАШОВ В.А., МАКАРОВ А.В., КОЗЛОВ К.А., САГАРАДЗЕ В.В., ЗАМАТОВСКИЙ А.Е., ВОЛКОВА Е.Г., ЛУЧКО С.Н.

Методами мессбауэровской спектроскопии и электронной микроскопии исследовано влияние мегапластической деформации сдвигом под давлением в наковальнях Бриджмена на растворение и выделение нитридов хрома в аустенитной и ферритной структуре высокоазотистой стали Fe71.2Cr22.7Mn1.3N4.8. Установлено, что на кинетику растворения нитридов хрома влияет альтернативный процесс динамического старения с формированием вторичных нитридов. Динамическое старение феррита активизируется при увеличении температуры деформации от 80 до 573 К.

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ СТАЛЕЙ НАНОУГЛЕРОДНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛАЗЕРНОГО НАГРЕВА

БОЧАРОВ Г.С., ЕЛЕЦКИЙ А.В., ЗИЛОВА О.С., ТЕРЕНТЬЕВ Е.В., ФЕДОРОВИЧ С.Д., ЧУДИНА О.В., ЧУРИЛОВ Г.Н.

В статье исследуется механизм повышения поверхностной твердости и износостойкости стальных изделий в результате создания упрочненных наноуглеродными материалами слоев с использованием лазерного нагрева. Лазерная обработка поверхности с использованием сажи, остающейся после экстракции фуллеренов, приводит к более чем пятикратному повышению микротвердости (до 1086 HV) и снижению коэффициента трения на 20-30%. На основании результатов металлографических исследований упрочненного слоя технического железа толщиной 20-70 мкм делается заключение, что механизм упрочнения включает в себя процессы образования эвтектики, цементита, мартенсита, ячеистой субструктуры и измельчения зерна.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭВОЛЮЦИИ СТРУКТУРЫ И КИНЕТИКИ МАРТЕНСИТНЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В НИКЕЛИДЕ ТИТАНА ПРИ ИЗОТЕРМИЧЕСКОМ ОТЖИГЕ ПОСЛЕ ГОРЯЧЕЙ ПОПЕРЕЧНО-ВИНТОВОЙ ПРОКАТКИ

КОЛОБОВА А.Ю., РЫКЛИНА Е.П., ПРОКОШКИН С.Д., ИНАЕКЯН К.Э., БРАИЛОВСКИЙ В.

Методом дифференциальной сканирующей калориметрии исследовано влияние температуры и времени выдержки при изотермическом отжиге на калориметрические эффекты мартенситных превращений (МП) стареющего сплава Ti-50.7 ат%Ni, полученного методом горячей поперечно-винтовой прокатки при температуре 850-900 °C с последующим охлаждением на воздухе. С помощью рентгеновской дифрактометрии определена последовательность фазовых переходов при обратном МП. Проанализированы закономерности эволюции характеристических температур мартенситных превращений после отжига при температурах 400 °C, 430 °C и 450 °C в течение 1-10 ч. Представлены результаты электронно-микроскопических исследований структуры сплава в исходном состоянии и после отжига; проанализированы особенности морфологии фазы Ti3Ni4, выделяющейся при старении. На основании результатов калориметрических и структурных исследований определена температура наибольшей интенсивности процессов старения.

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА И ФАЗОВЫЙ СОСТАВ МЕТАМАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ОПАЛОВОЙ МАТРИЦЫ С ЧАСТИЦАМИ 3D-ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

РИНКЕВИЧ А.Б., КОРОЛЕВ А.В., САМОЙЛОВИЧ М.И., ПЕРОВ Д.В., НЕМЫТОВА О.В.

Исследованы магнитные свойства метаматериалов на основе опаловых матриц с частицами переходных металлов: железа, никеля, кобальта. Измерены кривые намагничивания и петли магнитного гистерезиса, а также, используя метод динамической АС-восприимчивости, температурные зависимости действительной и мнимой частей намагниченности. Проведены структурные исследования метаматериалов. Установлено, что намагниченность насыщения и коэрцитивная сила исследованных метаматериалов слабо звависят от температуры. Температурная зависимость восприимчивости при температурах выше 30 К удовлетворительно описывается законом Кюри-Вейсса, но отклоняется от него при более низких температурах.

МАГНИТОКАЛОРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ В СПЛАВАХ ГЕЙСЛЕРА NI50MN36SB14-XZX (Z = AL, GE; X = 0, 2)

ЕМЕЛЬЯНОВА С.М., БЕБЕНИН Н.Г., ДЯКИНА В.П., ЧИСТЯКОВ В.В., ДЬЯЧКОВА Т.В., ТЮТЮННИК А.П., МАРЧЕНКОВ В.В.

Из температурных зависимостей электросопротивления и намагниченности для сплавов Ni50Mn36Sb14-xZx (Z  = Al, Ge; x = 0; 2) определены характерные температуры фазовых переходов. Используя формулу Максвелла и данные полевых зависимостей намагниченности, рассчитано изотермическое изменение энтропии ΔS. Показано, что частичная замена атомов Sb атомами Ge приводит к небольшому возрастанию ΔS и смещению ее максимума в область более низких температур, а замена Sb атомами Al - к уменьшению эффекта и смещению максимума ΔS в область более высоких температур. Установлено, что наибольший магнитокалорический эффект наблюдается в сплаве Ni50Mn36Sb12Ge2 и составляет ΔS = 1.3 Дж/(кг·K) в поле 10 кЭ.

НОВАЯ ФАЗА NBCD2 В ПЛЕНОЧНЫХ ПОКРЫТИЯХ СИСТЕМЫ НИОБИЙ-КАДМИЙ

ВОЛОДИН В.Н., ЖАКАНБАЕВ Е.А., ЦАЙ К.В., РОФМАН О.В.

Ионно-плазменным распылением и соосаждением ультрадисперсных частиц Nb и Cd впервые получены твердые растворы - сплавы в виде пленок с концентрацией Cd до 64.5 ат.%, что является подтверждением термофлуктуационного плавления и коалесценции малых частиц. При формировании покрытий слоями ниобия и кадмия толщиной менее 2 нм при концентрации 68 ат.% Cd обнаружена новая фаза, идентифицированная как NbCd2. Она получена непосредственно во время формирования пленочного покрытия и имеет тетрагональную гранецентрированную решетку с параметрами a = 0.84357 нм, c = 0.54514 нм. Определены рентгенографические данные для идентификации интерметаллида. Термическая стойкость интерметаллида NbCd2 ограничена 200оС. Синтезированная фаза NbCd2 обладает свойствами, характерными для полупроводников.

ОСОБЕННОСТИ МЕХАНИЧЕСКОГО СПЛАВЛЕНИЯ ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВАННЫХ СПЛАВОВ FE-CR

ЕЛСУКОВ Е.П., УЛЬЯНОВ А.Л., ПОРСЕВ В.Е., КОЛОДКИН Д.А., ЗАГАЙНОВ А.В., НЕМЦОВА О.М.

Методами мёссбауэровской спектроскопии, рентгеновской дифракции и температурными измерениями динамической магнитной восприимчивости изучена кинетика механического сплавления смесей порошков Fe и Cr c содержанием Cr в исходных смесях от 20 до 48 ат.%. Впервые обнаружены различия в процессе механического сплавления для образцов с содержанием Cr в исходной смеси ≤ 30% и  > 30%. В первом случае наблюдается односторонний процесс растворения атомов Cr в Fe на всем протяжении процесса механической обработки смеси в шаровой планетарной мельнице. Второй случай на начальном этапе также характеризуется растворением атомов Cr в Fe, однако, начиная с определенного значения времени измельчения tmil = 2ч по всей видимости преобладает обратный процесс растворения атомов Fe в Cr. Образцы после механического сплавления характеризуются концентрационно неоднородным распределением атомов Cr и Fe в частицах, особенно при концентрации Cr в исходной смеси > 30%.

ОСОБЕННОСТИ ЧАСТОТНОГО ХОДА МАГНИТНЫХ ПОТЕРЬ КРИСТАЛЛОВ FE-3%SI {110} ВО ВРАЩАЮЩИХСЯ МАГНИТНЫХ ПОЛЯХ

ТИУНОВ В.Ф.

На монокристалле Fe-3%Si толщиной d = 0.10 мм исследована частотная зависимость полных Рвр и вихретоковых Рв магнитных потерь на вращательное перемагничивание в интервале частот f = 20-200 Гц и амплитуд индукции Bm = 0.25-1.90 Тл. Обнаружены некоторые новые особенности поведения магнитных потерь. В частности, установлено, что ростом частоты вращения магнитного поля величина индукции, соответствующая максимуму магнитных потерь на кривой Рвр = Р (Bm), монотонно уменьшается. Особенности частотного хода магнитных потерь обсуждаются на основе наблюдаемой динамики доменной структуры образца.

ПРОЦЕССЫ НАМАГНИЧИВАНИЯ В ЛЕНТАХ АМОРФНЫХ МАГНИТОМЯГКИХ СПЛАВОВ

СКУЛКИНА Н.А., ИВАНОВ О.А., МАЗЕЕВА А.К., КУЗНЕЦОВ П.А., СТЕПАНОВА Е.А., БЛИНОВА О.В., МИХАЛИЦЫНА Е.А.

На примере аморфных магнитомягких сплавов на основе железа (Fe-B-Si-C; Fe-Ni-Si-B) и кобальта (Co-Fe-Ni-Cr-Mn-Si-B) исследовали зависимости остаточной индукции, измеренной по частным петлям гистерезиса, от максимальной. Разная степень стабилизации 180- и 90-градусных доменных стенок, позволяет использовать эти зависимости для анализа процессов намагничивания, протекающих в лентах быстрозакаленных магнитомягких сплавов. Из анализа зависимостей Br(Bm) установлено, что в лентах аморфных магнитомягких сплавов процессы вращения намагниченности, ориентированной перпендикулярно плоскости ленты, начинаются до окончания процессов смещения границ доменов с планарной намагниченностью. По окончании процессов вращения намагниченности процессы намагничивания можно интерпретировать смещением доменных границ с планарной намагниченностью, сопровождаемым уменьшением их числа и переходом к бистабильному состоянию.

РОЛЬ УПРУГИХ МЕЖФАЗОВЫХ ДЕФОРМАЦИЙ В ФОРМИРОВАНИИ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ВЫДЕЛЯЮЩИХСЯ В СПЛАВЕ ZR-2.5%NB ЧАСТИЦ Β-NB

КОНОНОВ А.Г., КУКАРЕКО В.А.

Методами рентгеноструктурного анализа проведено исследование структуры матричной фазы α-Zr и частиц β-Nb, выделяющихся при отжиге деформированного сплава Zr-2.5%Nb. Установлено, что процесс выделения в сплаве упрочняющих частиц β-Nb сопровождается появлением в матричной α-фазе сплава полей упругих межфазовых деформаций, вызванных различием удельных атомных объемов кристаллических решеток матричной и выделяющейся фаз. Экспериментально показано, что вследствие наличия межфазовых деформаций в сплаве ОЦК-кристаллическая решетка выделяющихся частиц β-Nb претерпевает моноклинные искажения.