Физика металлов и металловедение

ВЛИЯНИЕ ВОДОРОДА НА ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И ФАЗОВОГО СОСТАВА В СПЛАВЕ НА ОСНОВЕ TI2ALNB

ИЛЛАРИОНОВ А.Г., ГРИБ С.В., ПОПОВ А.А., ДЕМАКОВ С.Л., КАРАБАНАЛОВ М.С., ХАДЖИЕВА О.Г., ЕЛКИНА О.А.

Методами рентгеноструктурного, микрорентгеноспектрального, электронно-микроскопического, термического анализов и микродюрометрии изучено влияние легирования 5.2, 8.5 ат. % водорода на протекание фазовых и структурных превращений в интерметаллидном сплаве Ti–24.3 Al–24.8 Nb–1.0 Zr–1.4 V–0.6 Mo–0.3 Si (ат. %) при нагреве в интервале температур 700–1050°С. Установлено, что водород способствует стабилизации -твердого раствора и подавлению образования 2-фазы, а также снижению температуры нагрева под закалку, с которой возможно формирование упорядоченной -фазы в структуре сплава. Предложены методики расчета электронной концентрации в сплавах с водородом. Методом дифференциальной сканирующей калориметрии определены температуры разупорядочения в исследуемых сплавах.

ВЛИЯНИЕ ДАВЛЕНИЯ НА ЭВОЛЮЦИЮ СТРУКТУРЫ МЕДИ ПРИ БОЛЬШОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ

ЧАЩУХИНА Т.И., ДЕГТЯРЕВ М.В., ВОРОНОВА Л.М.

Медь чистотой 99.99% деформировали сдвигом под давлением 2, 6 и 9 ГПа при комнатной температуре. Структурные изменения соответствуют температурно-скоростным условиям деформации и происходят в результате действия трех процессов: динамического возврата, динамической и постдинамической рекристаллизации, соотношение которых зависит от приложенного давления. При давлении 2 ГПа велика роль динамического возврата, выражающаяся в отсутствии упрочнения при деформации и низкой движущей силе роста зерна при постдинамической рекристаллизации. Повышение давления до 6 ГПа затрудняет возврат, и в результате постдинамической рекристаллизации происходит рост отдельных крупных зерен. Более однородное по размеру зерно сохраняется после деформации под давлением 9 ГПа.

ВЛИЯНИЕ ОСТАТОЧНЫХ ВНУТРЕННИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ПОКРЫТИЯХ TIN НА УДЕЛЬНЫЕ ПОТЕРИ В АНИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ

СОЛОВЬЕВ А.А., СОЧУГОВ Н.С., ОСКОМОВ К.В.

Методами рентгеноструктурного анализа, масс-спектрометрии, атомно-силовой микроскопии выполнен сравнительный анализ причин возникновения остаточных напряжений в покрытиях TiN, наносимых методом реактивного магнетронного распыления, и их влияние на удельные магнитные потери в электротехнической стали. Исследованы физические и механические характеристики покрытий, включающие определение твердости, модуля упругости, остаточных напряжений, микроструктуры и морфологии поверхности. Показано, что уровень внутренних напряжений в покрытии зависит от его толщины и повышается с увеличением количества и энергии ионов в осаждаемом потоке. Максимальные значения сжимающих напряжений в покрытиях (13 ГПа) были получены при использовании несбалансированного режима работы магнетрона и отрицательного смещения на подложке. Полученные в данных условиях покрытия имеют твердость до 29 ГПа. Продемонстрирована возможность снижения на примерно 15% потерь в электротехнической стали при нанесении на ее поверхность покрытий с большими сжимающими напряжениями.

ИНТЕНСИВНАЯ КРИОГЕННАЯ ДЕФОРМАЦИЯ МЕДИ

КОНЬКОВА Т.Н., МИРОНОВ С.Ю., КОРЗНИКОВ А.В.

Метод автоматического анализа картин дифракции обратно рассеянных электронов (EBSD) был использован для аттестации структуры меди, полученной путем интенсивной пластической деформации кручением под высоким давлением в криогенных условиях. Установлено, что интенсивная криогенная деформация приводит к значительному измельчению структуры до размера зерна 0.2 мкм. На основе анализа текстурных данных и спектра разориентировок был сделан вывод, что основным механизмом пластического течения было {111} 110 дислокационное скольжение, а вклад двойникования был очень мал. Показано, что эволюция зеренной структуры в основном определялась вытягиванием исходных зерен в направлении макроскопического сдвига и их последующей фрагментацией.

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ МАРТЕНСИТНОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ В СПЛАВЕ FE–22MN–3SI МЕТОДАМИ МЕХАНИЧЕСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

ГОЛОВИН И.С., МАРКОВА Г.В., КУСТОВ С.Б., КОМИССАРОВ А.А.

Методами механической спектроскопии (определение внутреннего рассеяния энергии и модуля упругости), рентгеноструктурного анализа и калориметрии исследованы особенности обратимого мартенситного превращения в сплаве Fe–22Mn–3Si (мас. %). Детально исследованы особенности внутреннего рассеяния энергии при прямом и обратном мартенситном превращении в широком интервале скоростей нагрева, изменения частоты и амплитуды деформации. Особое внимание уделено эффекту многократного термического циклирования образца через интервал мартенситного превращения и его влиянию на параметры мартенситного превращения: точки начала и конца превращения, величину термического гистерезиса, кинетику развития превращения.

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ НАНОЧАСТИЦ CO В МАТРИЦЕ ВЫСОКОПОРИСТОГО АМОРФНОГО УГЛЕРОДА

КОМОГОРЦЕВ С.В., ИСХАКОВ Р.С., БАРНАКОВ Ч.Н., МОМОТ Н.А., МАЛЬЦЕВ В.К., КОЗЛОВ А.П.

Представлены результаты исследования структуры и магнитных свойств порошков наночастиц Co, находящихся в матрице высокопористого аморфного углеродного материала. Исследования спектров рентгеновской дифракции и спектров ядерного магнитного резонанса, показало наличие ГПУ- и ГЦК-фаз кобальта в частицах исследуемого порошка, а также наличие высокодефектного состояния, которое можно связать с высокой концентрацией дефектов типа “смещенная плоскость”. Магнитометрические исследования показали, что частицы в порошке находятся в ферромагнитном состоянии и характеризуются высокой величиной поля локальной магнитной анизотропии.

НОВЫЕ СТАЛИ МАРТЕНСИТНОГО КЛАССА ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГЕТИКИ. ЖАРОПРОЧНЫЕ СВОЙСТВА

КАЙБЫШЕВ Р.О., СКОРОБОГАТЫХ В.Н., ЩЕНКОВА И.А.

Рассматривается физическая природа жаропрочности теплотехнических сталей мартенситного класса, созданных на основе системы Fe–9%Cr для труб котлов и паропроводов энергоблоков, работающих при параметрах пара до 620°C и давлении до 300 атмосфер. Кроме того, кратко приводится информация о физических процессах, определяющих сопротивление ползучести, рассматриваются принципы легирования традиционных теплотехнических сталей. Детально анализируется влияние химического и фазового составов теплотехнических сталей, их структуры на сопротивление ползучести. Показано, что сочетание легирования твердого раствора такими элементами как W и Мо, а также введение в матрицу карбидов типа МеХ с формированием дислокационной структуры троостомартенсита обеспечивает радикальное увеличение сопротивления ползучести. Стали мартенситного класса противостоят ползучести до тех пор, пока не начинается интенсивная полигонизация дислокационной структуры троостомартенсита, которая сдерживается за счет частиц V(C,N) и Nb(C,N). Соответственно, срок службы этих сталей определяется временем, в течение которого дисперсные нанокарбонитриды противостоят коагуляции, а вольфрам и молибден остаются в твердом растворе. Выделение фаз Лавеса Fe4(W,Mo) и коагуляция карбидов приводят к развитию процессов миграции малоугловых границ, сталь теряет способность сопротивляться ползучести.

О ВОЛНОВОМ РАСПРОСТРАНЕНИИ КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ ВОДОРОДНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ В ПАЛЛАДИИ

СМИРНОВ Л.И.

Обсуждаются механизмы возникновения недавно обнаруженных в системе Pd–H движущихся водородных концентрационных неоднородностей. Найдено точное волновое решение нелинейного уравнения диффузии для водорода в металлах. На основе этого решения и приближенного решения, найденного ранее, делается вывод, что основной причиной возникновения движущихся неоднородностей может являться взаимодействие (притяжение) растворенных в металле атомов водорода, а не внутренние “водородные” концентрационные напряжения.

ОСНОВНОЕ СОСТОЯНИЕ НАМАГНИЧЕННОСТИ НАНОПРОВОЛОК

ИВАНОВ А.А., ОРЛОВ В.А., ПАТРУШЕВ Г.О., ПОДОЛЬСКИЙ Н.Н.

Аналитически и численными методами исследуется основное состояние намагниченности нанопроволоки, состоящей из обменно-взаимодействующих ферромагнитных кристаллитов. Учтен случайный характер поля кристаллографической анизотропии. Показано, что намагниченность нанопроволоки разбивается на слабо взаимодействующие области намагниченности – блоки. Аналитически вычислены и проверены в моделировании такие характеристики, как средний размер магнитного блока, его эффективная константа анизотропии и их зависимость от размера кристаллитов в двухугловом приближении. Определены координатные зависимости дисперсии намагниченности на краю и в толще магнетика. Показано, что функциональная зависимость дисперсии от координаты меняется по мере удаления от свободного края нанопроволоки.

СТРУКТУРНЫЙ АСПЕКТ ПРОЯВЛЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ХРУПКОСТИ В МАРТЕНСИТНО-СТАРЕЮЩЕЙ СТАЛИ ТИПА ЭИ-832

СЧАСТЛИВЦЕВ В.М., ЯКОВЛЕВА И.Л., ТЕРЕЩЕНКО Н.А., КРУГЛОВ А.А.

Исследованы характер разрушения, фазовый состав и структура мартенситно-стареющей стали типа ЭИ-832 в крупных поковках сечением 90 мм и выше. Выявлены структурные факторы, ответственные за уровень ударной вязкости стали, подвергнутой старению в кованом состоянии и после закалки. Показано, что для исследуемой стали возможно проявление тепловой хрупкости, обусловленное выделением дисперсных карбонитридов титана по границам зерен и не устранимое при последующей стандартной термической обработке.

ТЕРМИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ СУБМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ В СТАЛИ 4Х14Н14В2М

ВОРОНОВА Л.М., ДЕГТЯРЕВ М.В., ЧАЩУХИНА Т.И.

При 700°С рекристаллизация аустенитной жаропрочной стали 4Х14Н14В2М с субмикрокристаллической структурой протекает в условиях высокой скорости распада пресыщенного твердого раствора. В этом случае повышение равновесности структуры происходит за счет совершенствования границ и формы микрокристаллитов при низкой скорости их роста. Высокая скорость распада пересыщенного твердого раствора обеспечивает выделение карбидов хрома по границам и в тройных стыках зерен, что эффективно тормозит рост зерна на стадии собирательной рекристаллизации. Такая структура в ходе длительного нагрева стали при 700°С остается субмикрозернистой, максимальный размер зерна не превышает 1 мкм. При более низкой температуре нагрева (600°С) способными к росту оказываются только отдельные центры рекристаллизации, карбиды выделяются преимущественно в теле рекристаллизованных зерен и не препятствуют их росту. Еще до завершения первичной рекристаллизации формируются зерна размером несколько микрон, и субмикрозернистое состояние не реализуется.

ФОРМИРОВАНИЕ КАРБИДА НИКЕЛЯ ПРИ ДЕФОРМАЦИОННОЙ ОБРАБОТКЕ СМЕСЕЙ NI–C

ПОРТНОЙ В.К., ЛЕОНОВ А.В., МУДРЕЦОВА С.Н., ФЕДОТОВ С.А.

Механохимическим методом синтезированы неравновесные твердые растворы Ni(С) с пересыщением до 10.2 ат. % С. На основе анализа дифракционных спектров показано, что формирование твердых растворов Ni(C) сопровождается ростом вероятности образования деформационных дефектов упаковки (ВДУ). При содержании углерода в исходных смесях Ni–C свыше 20 ат. % ГЦК-твердый раствор Ni(C), сформированный в результате механосинтеза, преобразуется в метастабильный карбид никеля Ni3C с гексагональной структурой. Определена термическая устойчивость неравновесных твердых растворов Ni(С). Твердые растворы, образованные из смесей с содержанием 7–15 ат. % С, испытывают частичный распад с выделением карбида при нагреве до температуры 300°С. Начало распада метастабильного карбида Ni3C происходит при температуре Тн 464.8°С с величиной теплового эффекта, H = 10–13 кДж/моль. Определен эффективный радиус углерода в твердых растворах Ni(C), Rсэф = 0.061 нм.