Физика металлов и металловедение

ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО НАГРЕВА НА ТЕРМИЧЕСКОЕ РАЗУПРОЧНЕНИЕ, ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И ЭВОЛЮЦИЮ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ, СФОРМИРОВАННОЙ В ЗАКАЛЕННОЙ ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ ПРИ ФРИКЦИОННОЙ ОБРАБОТКЕ

МАКАРОВ А.В., КОРШУНОВ Л.Г., САВРАЙ Р.А., ДАВЫДОВА Н.А., МАЛЫГИНА И.Ю., ЧЕРНЕНКО Н.Л.

Методами просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии, рентгеновского структурного анализа, микродюрометрии и волнового рентгеноспектрального микроанализа исследованы изменения в процессе выдержек в вакууме продолжительностью от 10 до 1200 мин при температурах 350–550°C структуры, микротвердости и химического состава поверхностных слоев стали У8 (0.83 мас. % С), находящейся в исходном закаленном состоянии, а также после фрикционного нагружения в среде аргона в условиях трения скольжения в одноименной паре “сферический индентор–плоский образец”. Показано, что наноструктурированный фрикционной обработкой слой обладает повышенным сопротивлением термическому разупрочнению по сравнению с недеформированной закаленной сталью не только при относительно коротком (до 1–2 ч), но и условиях длительного (до 20 ч) нагрева при температурах 350, 450 и 550°С. Это обусловлено сохранением в деформированном слое преимущественно нанокристаллической структуры при длительном нагреве до температуры 350°C, замедлением процессов образования карбидных частиц и возврата в -фазе, торможением развития рекристаллизации, включая отсутствие при продолжительных высокотемпературных выдержках аномального роста отдельных рекристаллизованных зерен. После выдержек в вакууме в течение 10–1200 мин при температуре 350°C на поверхности деформированной фрикционным воздействием закаленной эвтектоидной стали обнаружено повышение концентрации углерода на 0.2–0.4 мас. % в слое толщиной до 1 мкм.

ВЛИЯНИЕ НАНОРАЗМЕРНОГО СОСТОЯНИЯ НА МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА NI3(AL,FE), NI3(AL,

КАЗАНЦЕВА Н.В., ПИЛЮГИН В.П., ЗАВАЛИШИН В.А., СТЕПАНОВА Н.Н.

Проведено исследование магнитных свойств интерметаллида Ni3Al, двойного и легированного железом и кобальтом, после интенсивной пластической деформации кручением под давлением. Для всех исследованных образцов деформация (10 оборотов, 10 ГПа) приводит к формированию нанокристаллического состояния. После деформации происходит значительное снижение степени дальнего порядка, что приводит к уменьшению магнитной восприимчивости сплава Ni3Al и намагниченности интерметаллида Ni3Al . Исходно ферромагнитный сплав Ni3Al Fe становится парамагнитным при комнатной температуре.

ВЛИЯНИЕ УГЛЕРОДА НА ФОРМИРОВАНИЕ СМЕШАННЫХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ ПРИ МЕХАНОХИМИЧЕСКОМ СИНТЕЗЕ СМЕСЕЙ NI–AL–MO–С И ИХ УПОРЯДОЧЕНИЕ ПРИ НАГРЕВЕ

ПОРТНОЙ В.К., ЛЕОНОВ А.В., СТРЕЛЕЦКИЙ А.Н., ЛОГАЧЕВА А.И.

Помолом смесей составов Ni2.8Al1Mo0.2 и Ni3Al0.8Mo0.2, а также с добавкой графита Ni2.8Al1Mo0.2C(0.25, 0.5) и Ni3Al0.8Mo0.2C(0.25, 0.5) сформированы твердые растворы Ni(Al, Mo, C), при этом часть Mo не входит в твердый раствор. Введение графита в исходную смесь уменьшает растворимость Mo и способствует аморфизации твердых растворов. Для смеси с добавкой 0.5 ат. % С, в которой 5 ат. % Mo было добавлено вместо никеля, отмечена полная аморфизация. Нагрев механосинтезированных (МС) порошковых сплавов приводит к упорядочению твердых растворов по типу L12 (без углерода) или Е21 (при внедрении углерода). При упорядочении твердых растворов Ni(Al, Mo, C) происходит выделение Mo и углерода с образованием в качестве второй фазы карбида молибдена (Mo2C). Твердость МС трехфазных сплавов системы Ni–Al–Mo–C после горячего изостатического прессования определяется массовой долей образовавшегося карбида Mo2C. Показана возможность оценить количество углерода в многокомпонентном антиперовските на основании анализа соотношения интегральных интенсивностей сверхструктурных линий I(100)/I(110).

КИНЕТИКА РОСТА НАНООБОЛОЧЕК ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ФАЗЫ С УЧЕТОМ КОНЕЧНЫХ СКОРОСТЕЙ РЕАКЦИЙ НА МЕЖФАЗНЫХ ГРАНИЦАХ

ЗАПОРОЖЕЦ Т.В., ПОДОЛЯН О.Н., ГУСАК А.М.

Проанализирована кинетика роста промежуточной фазы при реакционной диффузии в системах “ядро/оболочка” с одновременным учетом барьеров на межфазных границах, кривизны и концентрационной зависимости коэффициента взаимной диффузии внутри фазы. Показано, что пропускная способность межфазных границ может заметно изменяться в процессе роста фазы (как монотонно, так и немонотонно). При этом ширина концентрационного интервала фазы также изменяется немонотонно.

ЛОКАЛЬНАЯ АНИЗОТРОПИЯ В МАГНИТНОЙ ПЛЕНКЕ, ВЫЗВАННАЯ ВНЕШНИМ ИНДЕНТОРОМ

БОРИСОВ А.Б., ДЕМИНА Е.С.

Исследовались магнитные характеристики пленки под действием внешнего индентора. Показано, что магнитоупругое взаимодействие приводит к дополнительной магнитной анизотропии, которая в зависимости от значений магнитоупругих постоянных может быть любого знака. Исследованы влияния геометрических параметров задачи на магнитоупругую энергию.

МАГНИТНЫЕ ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ В ФЕРРИМАГНЕТИКЕ DYFE5AL7 ВБЛИЗИ ТОЧКИ КОМПЕНСАЦИИ

МУШНИКОВ Н.В., РОЗЕНФЕЛЬД Е.В., ГОРБУНОВ Д.И., АНДРЕЕВ А.В.

Измерены кривые намагничивания монокристалла DyFe5Al7 вдоль главных кристаллографических направлений в магнитоупорядоченном состоянии. В модели молекулярного поля определены температурные зависимости магнитных моментов подрешеток Dy и Fe и параметр межподрешеточного обменного взаимодействия. При измерениях вдоль оси легкого намагничивания вблизи температуры магнитной компенсации обнаружены скачки намагниченности, величина и критическое поле которых сильно зависят от температуры. Предложена модель намагничивания ферримагнетика с двумя магнитными подрешетками, связанными слабым межподрешеточным обменным взаимодействием. В рамках модели получены аналитические выражения для кривой намагничивания и критического поля спин-переориентационного перехода. Построена магнитная фазовая диаграмма и определены магнитные структуры, реализующиеся в разных полях при различных температурах. Проведено обобщение модели на случай неколлинеарной подрешетки Fe.

ОСОБЕННОСТИ НАМАГНИЧЕННОСТИ ПОЛИКРИСТАЛЛОВ МАГНЕТИКОВ С СИЛЬНОЙ АНИЗОТРОПИЕЙ

ПРОШКИН А.И., КАССАН-ОГЛЫ Ф.А.

На основе точных аналитических решений и используя 1D модели Поттса как прототипные: 3-вершинную, 4-вершинную стандартную, модифицированную 6-вершинную и модифицированную 8-вершинную, предложены алгоритмы расчета намагниченности поликристаллических (или порошковых) кубических магнетиков с сильной магнитокристаллической анизотропией и различными типами осей легкого намагничивания для разных температур во внешнем магнитном поле. Определены общие закономерности намагниченностей поликристаллов и существенные отличия от намагниченностей монокристаллов. Найдены точные аналитические значения асимптот намагничивания поликристаллов в больших полях, которые определяют, насколько магнитный момент, полученный методом асимптотической намагниченности, отличается от истинного.

ПОИСК ПЕРСПЕКТИВНЫХ КОМПОЗИЦИЙ ДЛЯ СОЗДАНИЯ НОВЫХ МНОГОФАЗНЫХ ЛИТЕЙНЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ МАТРИЦЫ AL–ZN–MG С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ И МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

ЗОЛОТОРЕВСКИЙ В.С., ПОЗДНЯКОВ А.В., ЧУРЮМОВ А.Ю.

Проведен поиск перспективных систем легирования для создания новых литейных сплавов на основе термически упрочняемой матрицы Al–Zn–Mg с мало растворимыми в ней добавками, образующими эвтектические составляющие. С использованием термодинамических расчетов и математического моделирования подобраны составы сплавов с необходимым комплексом механических и литейных свойств.

ПРОЧНОСТЬ И УДАРНАЯ ВЯЗКОСТЬ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ С ВОЛОКНИСТОЙ УМЗ-СТРУКТУРОЙ

САФАРОВ И.М., КОРЗНИКОВ А.В., ГАЛЕЕВ Р.М., СЕРГЕЕВ С.Н., ГЛАДКОВСКИЙ С.В., БОРОДИН Е.М., ПЫШМИНЦЕВ И.Ю.

Исследовано влияние интенсивной теплой прокатки на структуру и механические свойства низкоуглеродистой стали 12ГБА. Была получена волокнистая ультрамелкозернистая структура со средним поперечным размером структурных элементов 0.5 мкм, в продольном сечение длина волокон составила 20–25 мкм. Проведен анализ сформировавшийся ультрамелкозернистой структуры в поперечном и продольном сечении методом дифракции обратно-рассеянных электронов. Формирование волокнистой структуры привело к повышению прочности в 2 раза относительно исходного крупнозернистого состояния при удовлетворительной пластичности. Проведение дополнительного отжига стали при незначительном снижении показателей прочности способствовало полному восстановлению пластических свойств до уровня, соответствующего крупнозернистому состоянию. Ударные испытания при отрицательных температурах показали, что порог хладноломкости после прокатки смещается в область более низких температур от –30 до –80°С по сравнению с крупнозернистым состоянием. Установлено, что формирование ультрамелкозернистого состояния приводит к снижению порога хладноломкости стали 12ГБА, повышению характеристик ударной вязкости в низкотемпературной области, а также увеличению доли работы распространения трещины в общей работе разрушения образца.

ЭВОЛЮЦИЯ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ АУСТЕНИТНОЙ ОБОЛОЧЕЧНОЙ СТАЛИ ПРИ ОБЛУЧЕНИИ В РЕАКТОРЕ

ЧУКАЛКИН Ю.Г., КОЗЛОВ А.В., ЕВСЕЕВ М.В.

Изучали магнитные свойства образцов аустенитной стали ЧС-68, вырезанных из оболочки топливного элемента, облучавшегося в реакторе на быстрых нейтронах БН-600 до максимальной повреждающей дозы 80 смещений на атом (сна) при температурах 370–587°C. Установлено, что облучение быстрыми нейтронами приводит к образованию ферромагнитных микрообластей, эффективные размеры и концентрация которых зависит от повреждающей дозы. Показано, что при повреждающих дозах более 55 сна в образцах возникает небольшая спонтанная намагниченность и гистерезис намагниченности, характерные для ферромагнитного состояния. Предполагается, что ферромагнитными микрообластями являются зародыши -фазы и радиационно-индуцированные сегрегационные микрообласти, в которых расстояние между ближайшими атомами железа превышает критическое, обуславливающее смену знака обменного взаимодействия. Приводятся аргументы в пользу этого предположения.

ЯДЕРНЫЙ МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС В МАГНЕТИКАХ СО СПИРАЛЬНОЙ СТРУКТУРОЙ

ТАНКЕЕВ А.П., БОРИЧ М.А., СМАГИН В.В.

Исследованы особенности ядерного магнитного резонанса (ЯМР) в ферромагнетике с кристаллографической магнитной анизотропией типа “легкая плоскость”, помещенном в постоянное магнитное поле. Симметрия магнетика допускает существование взаимодействия Дзялошинского–Мория, приводящего к образованию нового основного состояния – солитонной решетки (спиральной структуры). В рамках спин-волнового приближения рассчитаны базовые локальные характеристики ЯМР этой структуры: частота резонанса, коэффициент усиления и уширение линии. Исследованы их полевые зависимости. Рассчитана интегральная магнитная резонансная восприимчивость электронно-ядерной спиновой системы, проведен анализ особенностей формы линии ЯМР поглощения. Решена задача об эволюции линии ЯМР поглощения при изменении величины внешнего магнитного поля. Обсуждается возможность экспериментального обнаружения и исследования структурных и динамических особенностей спиральной магнитной структуры с помощью ЯМР.