Физика металлов и металловедение

MЕССБAУЭРОВСКИЕ И МАГНИТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК FEMN (M = AL И TA) ДЛЯ УСТРОЙСТВ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

КАМЗИН А.С., ГЛЯНЦЕВ Р.Г., СНЕТКОВА Е.В., ВЕЙ Ф., ВЕЙДОНГХСИАНГ

Проведены исследования зависимостей микроструктуры, магнитных свойств и одноосной магнитной анизотропией (ОМА) тонких пленок FeMN от типа ионов металла M, при M = Al или Ta. Пленки асаждены методом радиочастотного распыления во внешнем магнитном поле и синтезированны in situ (напыление и кристаллизация одновременно) и тремокристаллизацией аморфных сплавов. Эксперименты показали, что магнитомягкие характеристики, ОМА-пленок FeAlN и FeTaN отличаются. Установлено, что причиной этих различий является разная микроструктура и противоположные по знаку напряжения кристаллических решеток пленок FeAlN и FeTa, формируемые ионами Ta или Al.

ВЛИЯНИЕ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА КИНЕТИКУ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В СПЛАВЕ CU–47PD

ВОЛКОВ А.Ю., КРУГЛИКОВ Н.А.

Исследуются особенности кинетики A1–B2 фазовых превращений в сплаве Cu–47Pd, возникающие при изменении степени предварительной пластической деформации, скорости нагрева, температуры отжига, а также формы и размера образцов. Выявлено, что при упорядочении предварительно деформированного сплава структура слоя вблизи поверхности резко отличается от структуры массива. Показано, что скорость фазовых превращений в приповерхностном слое значительно ниже кинетики аналогичных процессов в основном объеме материала. Обсуждаются возможные причины наблюдаемых явлений, проведено сравнение с литературными данными.

ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО СТАРЕНИЯ НА ТЕМПЕРАТУРНЫЙ СПЕКТР ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ ЛЕГИРОВАННОГО FE–SI–AL–С ФЕРРИТА

ГОЛОВИН И.С., ГОЛОВИНА С.Б., СОКОЛОВА О.А.

Исследованы параметры релаксации Снука в закаленном тройном Fe–Al–Si сплаве при последующем старении образцов. Атомы замещения способствуют уширению пика Снука со стороны высокотемпературной ветви за счет дополнительной релаксации, обусловленной миграцией атомов углерода, упруго взаимодействующих с атомами замещения. При последующем нагреве (старении) до 350° происходит распад пересыщенного твердого раствора, сопровождающийся перераспределением атомов углерода по различным позициям, что видно из анализа параметров пика Снука. При температурах порядка 400°С обнаружены аномалии, связанные с перезакреплением дислокаций атомами внедрения и формированием новых пиков внутреннего трения.

ИЗЛУЧАТЕЛЬНЫЕ ПЕРЕХОДЫ В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ НАНОКЛАСТЕРАХ

ШАЛИН А.С.

В статье рассматривается новый теоретический подход к изучению светорассеивающих характеристик наноразмерных объектов на основе решения уравнения Томаса–Ферми и квазиклассического приближения. Показано, что в металлическом кластере присутствует структура “пространственных зон” распределения валентных электронов по объему. С помощью квазиклассических волновых функций получены выражения для соответствующих дипольных моментов переходов между основным и возбужденными состояниями; изучено поведение спектра золотых кластеров в зависимости от их размеров, проведено согласование с имеющимися экспериментальными данными.

МЕССБАУЭРОВСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

ЕЛСУКОВ Е.П., КОНЫГИН Г.Н., ПОРСЕВ В.Е.

Методами рентгеновской дифракции, мессбауэровской спектроскопии и магнитных измерений исследованы магнитные свойства и параметры сверхтонких взаимодействий в нанокристаллических (размер зерна <10 нм), микрокристаллических сплавах Fe90Ge10, Fe77Al23 и чистом -Fe. Установлено, что нанокристаллическое состояние не оказывает влияния на формирование удельной намагниченности насыщения, температуры Кюри, изомерного сдвига и сверхтонкого магнитного поля. На мессбауэровских спектрах исследуемых сплавов не обнаружено никаких дополнительных секстетов, как и дополнительных особенностей на температурных зависимостях динамической магнитной восприимчивости. В мессбауэровском спектре чистого нанокристаллического железа наблюдается небольшое уширение линий ( 20).

МЕССБАУЭРОВСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ С ВЫСОКИМ СКОРОСТНЫМ РАЗРЕШЕНИЕМ В ИССЛЕДОВАНИИ МЕТЕОРИТОВ

ГРОХОВСКИЙ В.И., ЖИГАНОВА Е.В., ЛАРИОНОВ М.Ю., УЙМИНА К.А., ОШТРАХ М.И.

Представлены первые результаты исследования различных метеоритов (железных, обыкновенных хондритов и углистых хондритов) методом мессбауэровской спектроскопии с высоким скоростным разрешением при комнатной температуре. В результате увеличения скоростного разрешения в спектрах одиннадцати обыкновенных хондритов выявлены различные фазы Fe(Ni, Co) в металлической составляющей, выделены компоненты спектров, которые были связаны со структурно неэквивалентными позициями М1 и М2 в оливине и пироксене. Впервые измерены спектры двух типов фосфидов железа (рабдита и шрейберзита), выделенных из железного метеорита Сихотэ-Алинь, обнаружено отличие магнитной сверхтонкой структуры ядер 57Fe в рабдите и шрейберзите, проведена предварительная оценка их параметров. Впервые измеренные мессбауэровские спектры СН/СВ хондрита Ишеево показали некоторые отличия внутренней и поверхностной областей метеорита. Полученные параметры позволили выявить присутствие трех фаз Fe(Ni, Co) в металле Ишеево.

МЕССБАУЭРОВСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕРМИЧЕСКИ ИНДУЦИРОВАННЫХ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В СЛОИСТОЙ СИСТЕМЕ ZR–FE

АРГЫНОВ А.Б., ЖУБАЕВ А.К., РУСАКОВ В.С., КАДЫРЖАНОВ К.К.

Методами мессбауэровской спектроскопии и рентгенофазового анализа исследованы слоистые системы Fe–Zr, полученные методом ионно-плазменного осаждения. Эти системы подвергались последовательному изохронному отжигу в интервале температур 400–1100°C и последовательному изотермическому отжигу при 900°C. Установлена последовательность фазовых преобразований. Получено относительное содержание фаз, формирующихся в объеме образца на каждом из этапов отжига. Показано, что направленность фазовых превращений определяется изменением локальной концентрации компонентов в образце в процессе их взаимной диффузии. Реализован процесс термической стабилизации в слоистой системе Fe–Zr при изотермическом отжиге.

МЕХАНОСИНТЕЗ ODS СПЛАВОВ С ГЦК-РЕШЕТКОЙ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ FE–NI

ШАБАШОВ В.А., ЛИТВИНОВ А.В., САГАРАДЗЕ В.В., КОЗЛОВ К.А., ВИЛЬДАНОВА Н.Ф.

Методами мессбауэровской спектроскопии, рентгеноструктурного анализа и электронной микроскопии исследованы процессы деформационно-индуцированного растворения оксидов меди CuO и железа Fe2O3 в матрицах бинарных Fe–Ni и специально легированных Fe–Ni–Ме (Ti, Zr)-сплавов с ГЦК-решеткой. Установлено, что холодный механосинтез сдвигом под высоким давлением проходит по пути механохимического растворения малоустойчивых оксидов CuO и Fe2O3 в матрице ГЦК с формированием металлических твердых растворов и вторичных нанооксидов легирующих элементов. Это позволяет формировать ODS Fe–Ni-сплавы с сильным измельчением ГЦК-матрицы и упрочнением специальными нанооксидами.

НАКОПЛЕНИЕ ВОДОРОДА В ГАФНИИ: СТРУКТУРА И ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЕ

АЖАЖА Р.В., КОВТУН К.В., МАЛЫХИН С.В., МЕРИСОВ Б.А., ПУГАЧЁВ А.Т., РЕШЕТНЯК Е.Н., ХАДЖАЙ Г.Я.

Исследованы структура и изменение электросопротивления гафния в процессе электролитического насыщения его водородом при комнатных температурах. Методами рентгеноструктурного анализа установлено, что поверхностный слой при этом обогащается нестехиометрическим гидридом HfH2 - x ( -фаза), концентрация которого быстро уменьшается с глубиной. Обнаружен твердый раствор водорода в гафнии. Выравниванию концентрации водорода и гидрида по объему образца препятствует низкая подвижность водорода в гидриде гафния и слабая растворимость водорода в гафнии. При достигнутых значениях x сопротивление гидрида больше сопротивления исходного гафния.

ОБЪЕМНЫЕ И ПОВЕРХНОСТНЫЕ СПИН-ВОЛНОВЫЕ МОДЫ В ПРОДОЛЬНО НАМАГНИЧЕННОЙ ТОНКОЙ ПЛЕНКЕ

ВАСИЛЕВСКАЯ Т.М., СЕМЕНЦОВ Д.И.

На основе решения уравнения движения намагниченности получено выражение тензора магнитной восприимчивости, мнимая часть которой определяет спектр спин-волнового резонанса в тонкой пленке, намагниченной в своей плоскости вдоль совпадающих по направлению осей одноосной объемной и поверхностной анизотропии, для основных типов поверхностного закрепления спинов. Наличие затухания, конечность и асимметрия поверхностного закрепления приводят к существенной перестройке спектра спин-волнового резонанса.

О КРИТЕРИИ ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА КРИСТАЛЛ-ЖИДКОСТЬ

МАГОМЕДОВ М.Н.

Предложен локализационный критерий фазового перехода (ФП) кристалл-жидкость, согласно которому начало ФП обусловлено достижением отношения Ed/kbT граничного значения: Ed(s)/kbTm, выше которого находится твердая фаза, а ниже которого – жидкость. Здесь Ed – энергия делокализации атома, kb – постоянная Больцмана, T – температура, Ed(s) – энергия делокализации для твердой фазы при температуре плавления: Tm. Показано, что данный критерий обобщает критерий плавления Линдеманна на случай кристаллизации, и критерий кристаллизации Левена на случай плавления. Показано, что предложенный локализационный критерий применим как для нормально плавящихся веществ, так и для веществ плавящихся с уменьшением удельного объема при переходе в жидкую фазу. Изучена связь локализационного критерия с вакансионными и диффузионным критерием ФП кристалл-жидкость. Исходя из локализационного критерия объяснено неравенство: TN < Tm, где TN – температура начала кристаллизации. Расчеты отношения TN/Tm хорошо совпали с экспериментальными оценками. Указано, что наибольшее значение TN/Tm вероятно для кристаллов с ОЦК- структурой и малым значение параметра Грюнайзена. Изучено соотношение TN/Tm в таких точках ФП, где изменения удельного объема не происходит, но скачек энтропии отличен от нуля.

РАСЧЕТ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО ПАРАМЕТРА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В АУСТЕНИТЕ СИСТЕМЫ FE–C–NI

БОЛЬШОВ Л.А., БОГДАНОВ В.И., ГОРБУНОВ В.А.

Рассмотрена модель, предполагающая, что радиус взаимодействия между атомом углерода и атомом никеля в аустените соответствует ближайшему окружению октаэдрического междоузлия узлами решетки, а радиус взаимодействия между двумя атомами углерода отвечает двум ближайшим координационным сферам решетки, образованной октаэдрическими междоузлиями. Трехчастичный потенциал сближения атомов C–Ni–C принимается равным нулю. Парный потенциал взаимодействия между атомами углерода в аустените принят согласно данным мессбауэровской спектроскопии. В этой модели рассчитано значение перекрестного термодинамического параметра взаимодействия второго порядка в аустените при температуре 1273 К. Результат расчета ( = 11. 4) удовлетворительно согласуется с экспериментальным значением ( = 11.1).

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДЕТОНАЦИОННОГО СИНТЕЗА НАНОЧАСТИЦ ИЗ КАРБОКСИЛАТОВ МЕТАЛЛОВ

ТОЛОЧКО Б.П., ЧЕРНЫШЕВ А.П., ТЕН К.А., ПРУУЭЛ Э.Р., ЖОГИН И.Л., ЗУБКОВ П.И., ЛЯХОВ Н.З., ЛУКЬЯНЧИКОВ Л.А., ШЕРОМОВ М.А.

Ранее нами было показано, что при ударно-волновом воздействии на карбоксилаты металлов образуются наночастицы алмаза и наночастицы металлов (Ag, Bi, Co, Fe, Pb) с характерным размером около 30–200 A. Наночастицы металлов покрыты слоем аморфного углерода толщиной до 20 A. В настоящей работе предлагается физико-химическая модель образования алмазных и металлических наночастиц из карбоксилатов металлов при ударно-волновом воздействии. Энергия, выделяющаяся при детонации внутри прекурсора, меньше, чем в области, не занятой стеаратами. Характерное время выравнивания температуры оценивается величиной 10-3 с, что в 103 раз больше, чем характерное время реакции. Ввиду адиабатичности протекающих процессов, характерная температура “частицы” будет меньше температуры окружающей среды. В рамках предлагаемой модели принято, что рост металлических кластеров должен происходить по диффузионному механизму, т.е. “строительный материал” доставляется путем диффузии. Расчет, использующий полученные нами ранее экспериментальные данные по времени протекания реакции и среднему размеру металлических частиц, показал, что диффузионные свойства среды, в которой образуются металлические наночастицы, близки к жидкому состоянию вещества. В условиях детонации температура и давление существенно превосходят аналогичные параметры при экспериментах по термодеструкции карбоксилатов металлов. Малое время существования реакционной смеси компенсируется высокой подвижностью и концентрацией реагентов.