Физика металлов и металловедение

АТТЕСТАЦИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТВЕРДЫХ АЛМАЗОПОДОБНЫХ ПОКРЫТИЙ (АПП)

ТРАХТЕНБЕРГ И.Ш., ВЛАДИМИРОВ А.Б., ЮГОВ В.А., РУБШТЕЙН А.П., КОНДРАТЬЕВ B.В., ГАПОНЦЕВ А.В., ГОНТАРЬ А.Г., ДУБ С.Н.

Показана возможность корректного определения твердости материала покрытия Нf по зависимости измеряемой твердости системы покрытие-подложка Нт от нагрузки на индентор. Метод удобен для применения к твердым покрытиям толщиной в несколько микрон. Для вычисления величины внутренних напряжений в покрытии σ0 получена уточненная формула, учитывающая упругие свойства материала покрытия. Измерены значения Hf и σ0 на алмазоподобных углеродных а-С и азотсодержащих CNx пленках. На основе собственных измерений, независимых измерений Нf и модуля упругости Ес на тех же образцах в других лабораториях, а также анализа литературных данных установлены простые соотношения между Нf, Ес и σ0 в диапазоне твердости покрытий Hv ≥ 40 ГПа. Эти соотношения (Ес ≡ 9Нf, Нf ≡ 10σ0) дают возможность с точностью ~(10-15)% вычислять значения Нf,Ес и σ0 по измерению одной из этих величин, предпочтительно по значению σ"0.

ВЛИЯНИЕ СПОСОБА ДЕФОРМАЦИИ В УПРУГОЙ ОБЛАСТИ МОНОКРИСТАЛЛОВ АУСТЕНИТА СТАЛИ СОСТАВА FE-18%NI-0.8%C НА КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И МОРФОЛОГИЮ МАРТЕНСИТА

БОНДАРЕВСКАЯ Н.А., ВОВК Я.Н., ОШКАДЕРОВ С.П.

На монокристаллах аустенита стали Fe-18%Ni-0.8%C определены ориентационные соотношения между кристаллическими решетками аустенита и мартенсита, количество вариантов ориентировки мартенсита, а также морфология кристаллов мартенсита, образующегося при температуре, близкой к Мн, под воздействием динамических и статических упругих напряжений, значительно меньших по величине предела пропорциональности аустенита. Установлено, что динамические и статические упругие напряжения по разному влияют на отбор и количество вариантов ориентировки мартенсита, а также на морфологию мартенситных кристаллов.

ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ ОБРАБОТОК НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФАЗОНАКЛЕПАННРГО ИНВАРА Н30К10ТЗ

УВАРОВ A.И., САНДОВСКИЙ В.А., КАЗАНЦЕВ В.А., АНУФРИЕВА Е.И., ВАСЕЧКИНА Т.П., ФИЛИППОВ Ю.И.

Исследован инвар НЗОКЮТЗ с метастабильным аустенитом. Сплав упрочняли методом фазового наклепа, т.е. в результате последовательного проведения прямого (γ→ α)- и обратного ( α→γф)-мартенситных превращений. Далее этот фазонаклепанный сплав упрочняли за счет распада пересыщенного твердого раствора в интервале температур от 600 до 750°С. Кроме того, сплав после γ→α→γф-превращения и старения дополнительно охлаждали в жидком азоте. В фазонакле-панном, состаренном и охлажденном сплаве измеряли твердость HV, электропроводимость σ, магнитную проницаемость μ и коэффициент линейного расширения β. Показано, что в результате проведения цикла γ→α→γф -превращения твердость увеличивается в 1.4 раза. Старение фазонаклепанного сплава повышает HV и σ, но снижает μ. Охлаждение фазонаклепанного и состаренного сплава в жидком азоте дополнительно увеличивает твердость и электропроводимость, но снижает магнитную проницаемость. Установлено, что распад твердого раствора приводит к появлению в структуре сплава мартенсита старения αс и при этом значение β, измеренное при комнатной температуре, повышается. Мартенсит старения оказывается неустойчивым при нагреве и при температурах Т > 350°С происходит обратное αс → γф-превращение.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ СТАЛИ НА ФОРМИРОВАНИЕ МИКРОТОПОГРАФИИ СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ОДНООСНОМ РАСТЯЖЕНИИ

БЕЛОВ В.К., КРИВКО О.В., ГУБАРЕВ Е.В., ЛЕДНОВ А.Ю.

Рассмотрены изменения характеристик микротопографии поверхности при одноосном растяжении стали 20 кп от относительного удлинения е и средних размеров зерен d. Исследования проводились в параллельной и перпендикулярной плоскостях деформирования. Микротопография поверхности характеризовалась обширным набором характеристик: амплитудными (Rа, Rq), смешанными (Qа, Qq) и шаговыми (Sm, Sp, Sv) параметрами шероховатости; функциями распределения ординат профиля, корреляционными функциями и функциями спектральной плотности мощности профиля, что позволило радикально улучшить статистические оценки габаритов микроструктуры поверхностного слоя. Обнаруженные закономерности изменения этих характеристик: с ростом е на поверхности металла зерна образуют структурные элементы деформации (СЭД), которые имеют достаточно стабильные размеры в направлении деформации, но резко увеличивают свои габариты в вертикальном направлении. Интересным является то, что при одноосном растяжении в структуре с меньшим средним размером зерна образуются большие СЭД, а при большом среднем размере зерна - меньшие.

МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ В ШИРОКОЙ ПЛАСТИНКЕ ИЗ ГОМОГЕННОГО ФЕРРИТ-ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КОМПОЗИТА

ФИЛИППОВ Д.А.

Представлена теория магнитоэлектрического эффекта в широкой прямоугольной пластинке из гомогенного феррит-пьезоэлектрического композита в области электромеханического резонанса. Получено выражение для частотной зависимости магнитоэлектрического коэффициента по напряжению. Показано, что в области звуковых частот имеются два близко расположенных резонанса, соответствующие собственным частотам вдоль длины и ширины образца. Частота основной моды колебаний зависит не только от длины, но и ширины образца, медленно уменьшаясь с ее увеличением. Значение магнитоэлектрического коэффициента в области резонанса в несколько десятков раз превышает его низкочастотное значение. Приведено сравнение полученных результатов с экспериментом.

МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ И ТОНКАЯ СТРУКТУРА ВТСП-КЕРАМИКИ С СЕРЕБРЯНОЙ ОБОЛОЧКОЙ

БЛИНОВА Ю.В., СУДАРЕВА С.В., КРИНИЦИНА Т.П., РОМАНОВ Е.П., АКИМОВ И.И.

Представлены электронно-микроскопические данные, свидетельствующие о существовании двух механизмов образования основной сверхпроводящей фазы 2223 в композитах Bi,Pb-2223/Ag: жидкостного и твердофазного. По границам кристаллитов наблюдались сферические образования, оконтуренные прослойками Ag. Это бывшие капли эвтектической жидкости состава ~2223, из которых при затвердевании выделилось Ag. Внутри зерен фазы 2212 на начальных стадиях фазообразования обнаружены пластинки фазы 2223, ориентированные так же, как матрица (твердофазный механизм). Отмечена определенная взаимосвязь структуры и сверхпроводящих свойств.

ОПТИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ УПОРЯДОЧИВАЮЩИХСЯ СПЛАВОВ

РЕПЕЦКИЙ С.П., ВЫШИВАНАЯ И.Г.

Развит метод расчета высокочастотной проводимости неупорядоченных сплавов с учетом электрон-фононного взаимодействия. Метод основан на теории многократного рассеяния. Получено кластерное разложение для двухчастичной функции Грина (электропроводности) неупорядоченной системы. В качестве нулевого одноузельного приближения в этом разложении выбирается приближение когерентного потенциала. Исследовано влияние электрон-фононного взаимодействия на плотность электронных состояний и высокочастотную проводимость упорядочивающегося эквиатомного сплава Fe0.5Al0.5. Показано, что построенная в работе теория позволяет описать эффекты, связанные с изменением энергетического спектра электронов при упорядочении, а также температурную и концентрационную зависимости электропроводности неупорядоченных сплавов.

ПЛАНАРНЫЕ ДЕФЕКТЫ В МАРТЕНСИТНЫХ ПЛОТНОУПАКОВАННЫХ СТРУКТУРАХ С ОРТОРОМБИЧЕСКИМИ И МОНОКЛИННЫМИ ИСКАЖЕНИЯМИ. II. β1- И β2 -МАРТЕНСИТ МЕДНЫХ СПЛАВОВ

РУЩИЦ С.В., МИРЗАЕВ Д.А.

Выполнены модельные расчеты, иллюстрирующие влияние на дифракционную картину β'1, - и β'2 -мартенсита медных сплавов пленарных дефектов разных типов, а также статистики их распределения в мартенситных кристаллах. Полученные результаты использованы для интерпретации экспериментальных дифракционных картин мартенситных структур в сплавах Си-А1, Си-Zn, Cu-Zn-Ga. Показано, что тип и концентрация неконсервативных дефектов в первую очередь определяется электронной концентрацией сплавов, тогда как деформация при инвариантной решетке осуществляется консервативными (деформационными) дефектами упаковки.

ПЛАНАРНЫЕ ДЕФЕКТЫ В МАРТЕНСИТНЫХ ПЛОТНОУПАКОВАННЫХ СТРУКТУРАХ С ОРТОРОМБИЧЕСКИМИ И МОНОКЛИННЫМИ ИСКАЖЕНИЯМИ. I. ТЕОРИЯ ДИФРАКЦИИ

РУЩИЦ С.В., МИРЗАЕВ Д.А.

Разработана теория дифракции излучения на плотноупакованных структурах с орторомбическими и моноклинными искажениями, содержащих планарные дефекты. Выявлены особенности дифракционных картин, обусловленные консервативными (деформационными) и неконсервативными (ростовыми) дефектами упаковки. Показано существенное влияние на распределение интенсивности дифракции характера распределения планарных дефектов в кристалле и величины моноклинных искажений.

СТАДИЙНОСТЬ ЭВОЛЮЦИИ СТРУКТУРЫ ЖЕЛЕЗА И КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ ПРИ СДВИГЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

ДЕГТЯРЕВА М.В.

Стадийность эволюции структуры железа и конструкционных сталей в условиях наклепа установлена по изменению твердости, текстуры, типа и параметров структуры в ходе деформации методом сдвига под давлением. Смена стадий в исследованном классе материалов связана с изменением механизма деформации со сдвигового на ротационный, чему соответствует преобразование малоугловых границ дислокационных ячеек в высокоугловые границы микрокристаллитов. В соответствии с этим выделены три стадии: ячеистой структуры, смешанной из ячеек и микрокристаллитов, и субмикрокристаллической, образованной только микрокристаллитами. Для каждого материала, в зависимости от его химического состава, характерны определенные границы стадий, значения твердости, параметров структуры и темп их изменения при деформации на каждой стадии. Легирование твердого раствора элементами внедрения и замещения, приводящее к снижению подвижности дислокаций, уменьшает степень деформации, после которой формируется однородная субмикрокристаллическая (СМК) структура. В феррито-карбидных сталях начало этой стадии смещается далее в область меньших деформаций. Этой закономерности не подчиняется закаленная сталь, в которой устойчивость к деформации границ мартенситных реек затрудняет переход к однородной СМК-структуре. Образующаяся однородная СМК-структура не является предельной, поскольку при продолжении деформации происходит непрерывное повышение твердости исследованных материалов, разрушение текстуры, измельчение микрокристаллитов и повышение их размерной однородности.

СТРУКТУРА И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА МЕХАНОСИНТЕЗИРОВАННОГО СИЛИКОКАРБИДА ЖЕЛЕЗА FE5SIC

ЛОМАЕВА С.Ф., ЕЛСУКОВ Е.П., МАРАТКАНОВА А.Н., КОНЫГИН Г.Н., ЗАГАЙНОВ А.В.

Исследованы структура и магнитные свойства силикокарбида железа, полученного механическим сплавлением смеси 70%Fe-17%C-13%Si (ат.%) и последующим отжигом полученной аморфной фазы в течение 1 ч при 500°С. Силикокарбид состава Fe5SiC имеет орторомбическую решетку с параметрами а = 10.043, b = 7.944, с = 7.469 А и является ферромагнетиком с температурой Кюри Тс = 515°С, коэрцитивной силой Нс = 32 кА/м и намагниченностью насыщения σs = 155 А м2/кг. При температуре свыше 590°С силикокарбид распадается с образованием сплава Fe84Si16 и графита.

СТРУКТУРА И СВОЙСТВА СПЛАВА СИСТЕМЫ AL-ZN-MG-CU С ДОБАВКОЙ СГ

КАЙГОРОДОВА Л.И., ЗАМЯТИН В.М., ПОПОВ В.И.

Электронно-микроскопически идентифицированы интерметаллиды, образующиеся при кристаллизации сплава В95 на основе системы Al-Zn-Mg-Cu. Обнаружена зависимость их состава и морфологии от содержания малой добавки Сг. Изучено влияние добавки на структурное состояние сплава на низко- и высокотемпературной стадиях ступенчатого старения. Установлена взаимосвязь количества интерметаллидов с термодинамической стабильностью выделений, образующихся на первой ступени старения, и характером распределения, соотношением объемных долей фаз, образующихся на второй ступени старения. Выявлены структурные составляющие, ответственные за изменение механических характеристик при варьировании содержания Сг.