Физика металлов и металловедение

CHARACTERIZATION OF NANOCOMPOSITE A-C:H/AG THIN FILMS SYNTHESIZED BY A HYBRID DEPOSITION PROCESS

VENKATESH M., MELETIS E.I.

Silver containing amorphous carbon films were deposited on Si wafer using a hybrid deposition process combining d.c. magnetron sputtering and PECVD. The concentration of Ag in the films was varied from 1.3 to 8.3 at % by changing d.c. magnetron current of Ag target. The influence of incorporated Ag in the a-C:H on the atomic bond structure of the films were investigated by XPS, FTIR, Raman and HRTEM analysis. The XPS, FTIR and Raman studies demonstrated that as the silver concentration increased in the a-C:H, sp2 bonding content increased and a-C:H films changed to more graphitic structure. The high resolution TEM cross sectional studies revealed that crystalline Ag particles formed with a size in the range of 2 4 nm throughout an amorphous a-C:H matrix.

DETERMINATION OF THE MAGNETIC LOSSES IN LAMINATED CORES UNDER PULSE WIDTH MODULATION VOLTAGE SUPPLY

VIDAL N., GANDARIAS K., ALMANDOZ G., POZA J.

In the laminated ferromagnetic cores employed in transformers and electrical machines energy losses occur resulting in a warming effect and efficiency decreases. Normally, manufacturers only provide iron losses data when a sinusoidal voltage supply is applied, but the actual operating characteristics of electrical machines include non-sinusoidal supplies, in particular pulse width modulation (PWM). This information can be experimentally obtained, but only measuring systems that have function generators with arbitrarily programmable waveforms allow measurements in presence of higher harmonics. Therefore, having an analytical tool to obtain the most accurate estimation of the magnetic losses is of great interest in addressing the design of electric machines. This paper validates an analytical expression based procedure, which delivers results with acceptable accuracy under all operating conditions for the estimation of losses in laminated cores. In addition, it investigates the influence of the modulation amplitude and the switching frequency of the PWM signals in the magnetic losses of soft magnetic materials. For this purpose, non-oriented fully processed electrical steel strips have been measured in a commercial AC permeameter using a single strip tester.

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНОСИНТЕЗИРОВАННОГО -КАРБИДА ХЭГГА

БАРИНОВ В.А., ПРОТАСОВ А.В., СУРИКОВ В.Т.

Методами термомагнитного анализа и мёссбауэровских экспериментов (57Fe) исследовался процесс формирования карбида Хэгга ( -Fe5С2) в условиях механического измельчения -Fe в среде жидких углеводородов. Установлено, что при использованных параметрах измельчения синтез ркарбида начинается по завершению стадии образования цементита ( -фаза). Определена граница температурной устойчивости монофазного состояния -карбида, не превышающая 800 K. При Т > 800 K -карбид распадается на цементит и свободный углерод. Оптимальная температура нагрева синтезированного карбида Хэгга, при которой заселенность кристаллографически неэквивалентных позиций атомов Fe близка к идеальной (0.2 : 0.4 : 0.4), составляет 775 K при величине температуры Кюри ТС = 520 K. Анализ мёссбауэровских данных и результатов геометрического моделирования конфигураций атомов Fe в элементарной ячейке -карбида позволил установить, что указанное соотношение заселенности позиций выполняется при учете анизотропной составляющей han поля сверхтонкого взаимодействия. Под влиянием han кристаллографически эквивалентные атомы Fe(4е) становятся неэквивалентными в магнитном отношении: Fe(е1) и Fe(е2). Данная особенность проявляется в наличии в разложении распределения сверхтонких полей Р(Н) двух мёссбауэровских вкладов: р(е1) и р(е2) с равными долями атомов железа в каждом из вкладов fFe(е1) = fFe(е2) = 0.1 и значениями полей Н 11 и 16 Тл соответственно.

МАГНИТОКРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ АНИЗОТРОПИЯ СОЕДИНЕНИЙ ER2(FE1XVX)17

ТЕРЕНТЬЕВ П.Б., МУШНИКОВ Н.В., ГЕРАСИМОВ Е.Г., ГАВИКО В.С., СТАШКОВА Л.А.

Исследованы магнитные свойства и магнитная анизотропия соединений Er2(Fe1xVx)17 (х = 0 – 0.05). Обнаружено, что температура Кюри ТС соединений возрастает с ростом концентрации ванадия. Показано, что соединения Er2(Fe1xVx)17 имеют анизотропию типа легкая плоскость в интервале температур от 77 K до ТС. Измерены кривые намагничивания и рассчитаны температурные зависимости констант анизотропии К1 и К2. Произведено разделение вкладов от магнитных подрешеток Er и Fe в константы магнитной анизотропии. Анализ полученных данных позволил заключить, что причиной существования процессов намагничивания 1-го рода в Er2Fe17 при низких температурах является положительный вклад в К1 и отрицательный в К2 от подрешетки Er.

МИКРОМАГНИТНАЯ СТРУКТУРА МАГНИТОМЯГКИХ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК НА ОСНОВЕ FE

ХАРИН Е.В., ШЕФТЕЛЬ Е.Н.

Представлены количественные результаты определения параметров микромагнитной структуры нанокристаллических пленок Fe, Fe95Zr5, Fe90N10, и Fe85Zr5N10, полученных магнетронным напылением. Показано, что магнитокристаллический K1, магнитоупругий KME, магнитостатический KMS и поверхностный Ka, s виды анизотропии являются слагаемыми экспериментально измеренной эффективной локальной магнитной анизотропии Kef. Форма петель гистерезиса определяется присутствием в плёнках двух основных макроскопических видов эффективной магнитной анизотропии, одна из которых вызвана усреднением локальной (внутри нанозерна) магнитной анизотропии на масштабе длины обменного взаимодействия, а вторая связана с магнитоупругой анизотропией от остаточных макронапряжений.

О ВЛИЯНИИ НЕРАВНОВЕСНЫХ ВАКАНСИЙ НА ПЛАВЛЕНИЕ И ПОРООБРАЗОВАНИЕ УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ИМПУЛЬСНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

КИКИН П.Ю., ПЕРЕВЕЗЕНЦЕВ В.Н., РУСИН Е.Е.

Проведен анализ экспериментальных данных по изучению взаимодействия импульсного лазерного излучения с ультрамелкозернистыми (УМЗ) алюминиевыми сплавами системы Al–Mg, полученными методами интенсивной пластической деформации. Показано, что плавление и порообразование в УМЗ-сплавах под действием лазерного излучения начинается раньше, чем в их крупнозернистых аналогах. Наблюдаемые особенности можно объяснить с единых позиций, основанных на представлениях о влиянии высокой концентрации неравновесных вакансий на поглощательную способность сплавов к лазерному излучению и на процесс порообразования.

ОСОБЕННОСТИ ПОВЕДЕНИЯ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЕРСПЕКТИВНЫХ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ СТАЛЕЙ ПРИ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ

ГОРКУНОВ Э.С., ПУТИЛОВА Е.А., ЗАДВОРКИН С.М., МАКАРОВ А.В., ПЕЧЕРКИНА Н.Л., КАЛИНИН Г.Ю., МУШНИКОВА С.Ю., ФОМИНА О.В.

Приведены результаты исследования влияния приложенных нормальных и касательных напряжений, а также их комбинации на структуру, фазовый состав и магнитные свойства трех марок высокоазотистых сталей (ВАС). Две из исследованных сталей в исходном состоянии обладали аустенитной структурой и проявляли диамагнитные свойства. Третья сталь по данным рентгеноструктурного и металлографического анализа имела в своем составе 7% -феррита, что обуславливало ее ферромагнитные свойства. Исследованные в работе азотсодержащие стали продемонстрировали стабильность фазового состава, а также магнитных свойств при различных условиях нагружения, следовательно, могут быть использованы для изготовления деталей и элементов конструкций, требующих низкой намагниченности и высокой стабильности магнитных характеристик при силовом воздействии. Установлены параметры, которые могут быть использованы в качестве информативных при оценке изменений, происходящих при изготовлении и эксплуатации деталей и элементов конструкции из ВАС с небольшим содержанием -феррита.

ПЛАЗМОН-ПОЛЯРИТОНЫ НА ГРАНИЦЕ ДИЭЛЕКТРИКА И НАНОКОМПОЗИТА С МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ВКЛЮЧЕНИЯМИ

ЕВСЕЕВ Д.А., СЕМЕНЦОВ Д.И.

Исследованы свойства поверхностных плазмон-поляритонов на границе раздела, сформированной в диэлектрической матрице областью без включений и областью с металлическими нановключениями. Область с включениями представляет собой нанокомпозит, диэлектрическая проницаемость которого имеет резонансную зависимость, обусловленную плазмонным резонансом металлических нановключений. На основе решения граничной задачи и численного анализа получены частотные зависимости константы распространения и поперечных компонент волнового вектора, глубины проникновения и длины пробега, групповой скорости и продольного энергетического потока. Показано существенное влияние диэлектрической проницаемости матрицы структуры на волновые характеристики поверхностных поляритонов.

СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫЙ СОСТАВ, СТРОЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ, МАГНИТОСТАТИЧЕСКИЕ И СВЧ-СВОЙСТВА ПОРОШКОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ИЗМЕЛЬЧЕНИЕМ FE В ПОЛИСТИРОЛЕ С ДОБАВКАМИ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

ЛОМАЕВА С.Ф., МАРАТКАНОВА А.Н., СЮГАЕВ А.В., РОЗАНОВ К.Н., ПЕТРОВ Д.А.

Исследовано влияние добавок поверхностно-активных веществ (стеариновая и перфторнонановая кислоты, стеариламин, а также их смеси) на морфологию, структурно-фазовый состав, строение поверхности, магнитостатические и СВЧ-свойства ферромагнитных порошков, полученных совместным высокоэнергетическим размолом Fe и полистирола. Показано, что использование при размоле смеси стеариновой и перфторнонановой кислот позволило получить частицы пластинчатой формы с минимальными изменениями в фазовом составе и сформировать на поверхности частиц оболочку из молекул ПАВ. В совокупности все этоположительно сказалось на СВЧ-свойствах композитов, приготовленных из полученных порошков.

СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ЭВТЕКТИЧЕСКОМ СПЛАВЕ BI–43 ВЕС. % SN В УСЛОВИЯХ СВЕРХПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ

КОРШАК В.Ф., ШАПОВАЛОВ Ю.А., ПРИМАК О., КРЫШТАЛЬ А.П., ВАСИЛЕНКО Р.Л.

С использованием методов растровой электронной микроскопии выполнены исследования микроструктуры сверхпластически деформированных образцов эвтектического сплава Bi–43 вес. % Sn. Выявленные особенности деформационного рельефа образцов обнаруживают активное развитие вязкого дислокационно-диффузионного течения в условиях сверхпластичности. Обнаружено проявление гидродинамической моды деформации в этих условиях. Возможность реализации вязких механизмов транспорта вещества и проявление эффекта сверхпластичности объясняются возникновением в материале состояния, характеризующегося, в частности, высокой плотностью дислокаций и низкими прочностными свойствами. Дополнительное увеличение плотности дислокаций и разупрочнение в условиях сверхпластичности связываются с протеканием структурно-фазовых превращений, стимулированных деформацией, релаксацией значительных внутренних упругих напряжений и с неустойчивостью структурного состояния исходно неравновесного сплава, находящегося в поле механических напряжений. Анализируются причины возникновения значительных внутренних упругих напряжений в исследуемом сплаве.

СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ КАРБИДНОЙ ФАЗЫ В СТАЛИ ГАДФИЛЬДА, ИНИЦИИРОВАННЫЕ ФРИКЦИОННЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ

КОРШУНОВ Л.Г., САГАРАДЗЕ В.В., ЧЕРНЕНКО Н.Л., ШАБАШОВ В.А.

Методами металлографии, рентгеноструктурного анализа и просвечивающей электронной микроскопии исследованы структурные превращения карбидной фазы, происходящие в стали Гадфильда (110Г13) при пластическом деформировании в условиях сухого трения скольжения. Показано, что деформация приводит к измельчению частиц карбидной фазы (Fe, Mn)3C разной морфологии до наноразмерного уровня. Обнаружен эффект деформационного растворения карбидов (Fe, Mn)3C в аустените стали 110Г13 (Гадфильда). Данный эффект проявляется в возникновении после деформации на рентгеновских дифрактограммах стали, отпущенной на структуру тонкопластинчатой карбидной фазы, новых линий, принадлежащих аустениту с необычно большим параметром кристаллической решетки (а = 0.3660–0.3680 нм). Возникновение рассматриваемого аустенита является результатом инициированного деформацией растворения дисперсных частиц (Fe, Mn)3C, которое приводит к локальному обогащению аустенита углеродом и марганцем. Отпуск, приводящий к образованию в стали 110Г13 карбидных частиц, отрицательно влияет на деформационное упрочнение стали несмотря на имеющий место при отпуске рост твердости стали и развитие в ней процессов деформационного растворения карбидной фазы, приводящих к упрочнению -твердого раствора.

ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ СВАРИВАЕМЫХ ВЗРЫВОМ СОЕДИНЕНИЙ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ УЛЬТРАЗВУКА

ПЕЕВ А.П., КУЗЬМИН С.В., ЛЫСАК В.И., КУЗЬМИН Е.В., ДОРОДНИКОВ А.Н.

Представлены результаты воздействия ультразвука на свариваемые взрывом материалы. Установлено, что одновременное воздействие ультразвуковых колебаний на свариваемые материалы в условиях сварки взрывом оказывает существенное влияние на структуру и свойства околошовной зоны полученных соединений.

ЭТАПЫ АУСТЕНИТИЗАЦИИ ХОЛОДНОДЕФОРМИРОВАННОЙ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ В МЕЖКРИТИЧЕСКОМ ИНТЕРВАЛЕ ТЕМПЕРАТУР

ПАНОВ Д.О., СИМОНОВ Ю.Н., СПИВАК Л.В., СМИРНОВ А.И.

Исследованы процессы аустенитизации при непрерывном нагреве в межкритическом интервале температур низкоуглеродистой стали 10Х3Г3МФ в исходно холоднодеформированном состоянии. Методами дилатометрии, дифференциальной сканирующей калориметрии и просвечивающей электронной микроскопии показано, что процесс аустенитизации исследованной стали включает три этапа. По результатам исследования построена термокинетическая диаграмма образования аустенита стали 10Х3Г3МФ, определены критические точки Ас1 и Ас3, а также температурные интервалы образования аустенита на каждом этапе -превращения при нагреве со скоростями от 0.6 до 400°С/с.