Физика металлов и металловедение

ВЛИЯНИЕ ЗАТУХАНИЯ КОРОТКОВОЛНОВЫХ СМЕЩЕНИЙ НА ФОРМИРОВАНИЕ ДВОЙНИКОВ ПРЕВРАЩЕНИЯ В КРИСТАЛЛАХ α-МАРТЕНСИТА

КАЩЕНКО М.П., ЧАЩИНА В.Г.

В рамках динамической теории обсуждается один из возможных сценариев формирования двойников превращения в кристаллах α-мартенсита тонкопластинчатой морфологии, характерной для Fe–Ni–С сплавов с низкими температурами начала γ–α-мартенситного превращения. Показано, что при согласованных скоростях распространения относительно коротковолновых s-волн и относительно длинноволновых 𝓵-волн затухание s-волн ведет к фрагментации двойниковой структуры при монотонном снижении доли основной компоненты двойниковой структуры внутри фрагмента.

ВЛИЯНИЕ ПЕРПЕНДИКУЛЯРНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ И ПОЛЯРИЗОВАННОГО ТОКА НА ДИНАМИКУ СВЯЗАННЫХ МАГНИТНЫХ ВИХРЕЙ В ТОНКОЙ НАНОСТОЛБЧАТОЙ ПРОВОДЯЩЕЙ ТРЕХСЛОЙНОЙ СТРУКТУРЕ

ЕКОМАСОВ А.Е., СТЕПАНОВ С.В., ЗВЕЗДИН К.А., ЕКОМАСОВ Е.Г.

Проведено микромагнитное исследование динамики двух дипольно связанных магнитных вихрей в магнитном туннельном наностолбике под действием внешнего магнитного поля, направленного перпендикулярно плоскости образца, и спин-поляризованного электрического тока. Показаны три режима движения вихрей, разделяемые критическими значениями тока. Получена зависимость величины магнитного поля, раздельно переключающего полярность коров вихрей в зависимости от плотности спин-поляризованного тока. Предложена возможность управления частотой стационарного движения вихрей и подстройки амплитуды управляющих токов с помощью внешнего магнитного поля.

ВЛИЯНИЕ ФОКУСИРОВКИ ФОНОНОВ НА КНУДСЕНОВСКОЕ ТЕЧЕНИЕ ФОНОННОГО ГАЗА В МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ НАНОПЛЕНКАХ ИЗ МАТЕРИАЛОВ СПИНТРОНИКИ

КУЛЕЕВ И.И., БАХАРЕВ С.М., КУЛЕЕВ И.Г., УСТИНОВ В.В.

Исследовано влияние анизотропии упругой энергии на фононный транспорт в монокристаллических нанопленках из материалов Fe, Cu, MgO, InSb и GaAs, используемых для создания приборов и устройств спинтроники, в режиме кнудсеновского течения фононного газа. Рассмотрены зависимости решеточной теплопроводности и длин свободного пробега фононов для всех акустических мод от геометрических параметров пленок при низких температурах, когда доминирует диффузное рассеяние фононов на границах. Проанализированы физические аспекты распространения фононных мод в пленках. Показано, что анизотропия фононного транспорта в монокристаллических пленках обусловлена особенностями распространения фононных мод в упругоанизотропных пленках с различным соотношением геометрических параметров. Определены направления потока тепла и ориентации плоскостей пленок, обеспечивающие максимальную и минимальную фононную теплопроводность в плоскости пленок.

К ТЕОРИИ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В ЖЕЛЕЗЕ И СТАЛИ НА ОСНОВЕ ПЕРВОПРИНЦИПНЫХ ПОДХОДОВ

РАЗУМОВ И.К., ГОРНОСТЫРЕВ Ю.Н., КАЦНЕЛЬСОН М.И.

Несмотря на широкое распространение новых материалов, сталь и сплавы железа по-прежнему занимают важное место в современных технологиях. Свойства стали определяются ее структурным строением (феррит, цементит, перлит, бейнит, мартенсит), которое формируется при термической обработке в результате сдвиговой перестройки решетки γ (fcc) → α (bcc) и диффузионного перераспределения углерода. Здесь мы представляем обзор недавних достижений в развитии количественной теории фазовых превращений в стали, основанной на ab initio параметризации функционала свободной энергии Гинзбурга–Ландау. Результаты компьютерного моделирования описывают закономерное изменение сценариев превращений при охлаждении от ферритного (зарождение и диффузионно-контролируемый рост α-фазы) к мартенситному случаю (сдвиговая решеточная неустойчивость γ → α). Показано, что возрастание ближнего магнитного порядка при понижении температуры играет ключевую роль в смене сценариев превращений. Phase-field-моделирование в рамках обсуждаемого подхода демонстрирует типичные картины превращений.

МАГНИТНОЕ ПОВЕДЕНИЕ НАНОФАЗЫ СПЛАВА YBNI2

ИВАНЬШИН В.А., ГАТАУЛЛИН Э.М., СУХАНОВ А.А., ИВАНЬШИН Н.А.

Исследованы изменения магнитных свойств тяжелофермионного сплава YbNi2, измельченного в высокоэнергетической шаровой мельнице. Ферромагнитный переход с TC = 10.4 K в исходном образпе практически исчезает после размола, который приводит к смещению кривой в область низких температур с появлением магнитного перехода на T* = 3.2 K в нанокристаллитах. В электронной спиновой динамике в парамагнитной фазе сплава до размола доминируют процессы спин-решеточной релаксации типа Орбаха–Аминова с участием первого возбужденного штарковского подуровня иона Yb3+, находящегося на 75 K. Сравнительное изучение температурной зависимости магнитных свойств и cпектров электронного парамагнитного резонанса в поли- и нанокристаллических образцах указывает на магнитную неоднородность соединения, возникающую вследствие размола.

МИКРОСТРУКТУРА, МЕХАНИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАПРАВЛЕННО КРИСТАЛЛИЗОВАННОГО AL–CU–MG СПЛАВА ЭВТЕКТИЧЕСКОГО СОСТАВА

ЮСУФ КАЙГЫСЫЗ

Химический состав тройного алюминий–медь-магниевого сплава Al–30 мас. % Cu–6 мас. % Mg был выбран как эвтектический с той целью, чтобы после затвердевания сплава (из расплава) в его алюминиевой (α-Al) матрице присутствовали в твердом состоянии фазы Al2Cu и Al2CuMg. Сплав Al–30 мас. % Cu–6 мас. % Mg был подвергнут направленной кристаллизации при постоянном температурном градиенте (G = 8.55 K/мм) с различными скоростями роста (из расплава) V, от 9.43 до 173.3 мкм/с, что было обеспечено использованием печи как в методе Бриджмена–Штокбаргера (БШ). Характерные для эвтектики межламельные расстояния (λE) замеряли на поперечных сечениях образцов. Функциональные зависимости межламельных расстояний λE ( и в мкм), микротвердости HV (в кг/мм2), прочности на растяжение σT (в MПa) и удельного электросопротивления ρ (в Ом м) от скорости роста V (в мкм/с) были получены в следующем виде: , , и соответственно, как характеризующие Al–Cu–Mg сплав эвтектического состава. Объемные скорости роста были установлены как = 93.2 и = 195.76 мкм3/с с помощью использования измеренных величин и V. Проведено также сравнение представляемых результатов с экспериментальными данными предыдущих аналогичных исследований.

НАМАГНИЧИВАНИЕ СУПЕРПАРАМАГНЕТИКОВ, НАХОДЯЩИХСЯ В СОСТОЯНИИ МЕХАНИЧЕСКОЙ АНИЗОТРОПИИ

УГУЛАВА А.И., ЧХАИДЗЕ С.Г., РОСТОМАШВИЛИ З.Г.

Внутренняя энергия магнитной анизотропии для некоторых наночастиц преобладает над тепловой энергией даже при комнатной температуре. Наличие сильной магнитной анизотропии наночастиц может значительно повлиять на процесс намагничивания суперпарамагнетиков. Однако, если оси магнитной анизотропии наночастиц ориентированы хаотически, то наличие их не сказывается на процессе намагничивания, протекающем согласно классической теории Ланжевена. Если же оси наночастиц поляризованы (механическая анизотропия), то кривая намагничивания значительно отличается от ланжевеновской. В данной работе показано, что кривая намагничивания суперпарамагнетика в условиях механической анизотропии лежит между ланжевеновской кривой и кривой гиперболического тангенса и с ростом анизотропии наночастиц все больше отходит от ланжевеновской и приближается к кривой гиперболического тангенса. Показано также, что в случае порошковых суперпарамагнетиков наличие механической анизотропии приводит к существенным количественным изменениям в константе Кюри.

ПРОЧНОСТЬ И СУБСТРУКТУРА ЛИСТОВ ИЗ СПЛАВА AL–4.7MG–0.32MN–0.21SC–0.09ZR

ЗОЛОТОРЕВСКИЙ В.С., ДОБРОЖИНСКАЯ Р.И., ЧЕВЕРИКИН В.В., ХАМНАГДАЕВА Е.А., ПОЗДНЯКОВ А.В., ЛЕВЧЕНКО В.С., БЕСОГОНОВА Е.С.

Установлены закономерности изменения твердости и механических свойств при растяжении и формирования субструктуры листов из сплава 1545К, полученных по разным технологиям с использованием разной степени накопленной деформации. С увеличением доли холодной деформации (eх) от 0 до 2.64 предел текучести нагартованных листов повышается от 355 до 466 МПа, а относительное удлинение при этом снижается незначительно от 4 до 3.5%. Максимальную прочность обеспечивает отжиг при 150°C в течение 1 ч листов, полученных по технологии с максимальной долей холодной деформации (eх = 2.64): σ0.2 = 410 МПа, σв = 460 МПа и δ = 6.5%. Отжиг в течение 30 мин при 300°C приводит к двукратному повышению пластичности без существенного снижения прочностных характеристик: σ0.2 = 385 МПа, σв = 436 МПа и δ = 13%. Показано, что субструктура, формирующаяся внутри деформированных зерен в процессе отжига, определяет уровень механических свойств.

СТРУКТУРА, МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АУСТЕНИТНОЙ АЗОТИСТОЙ СТАЛИ ПОСЛЕ ФРИКЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ

НАРКЕВИЧ Н.А., ШУЛЕПОВ И.А., МИРОНОВ Ю.П.

Исследованы особенности структуры, механические и триботехнические свойства аустенитной азотистой стали (Cr16.5, Mn18.8, C0.07, N0.53, Si0.52 мас. %, ост. Fe) после фрикционной обработки. Показано, что наряду с двойникованием азотистый аустенит при фрикционной обработке испытывает превращение γ → ДУ → ε. Упрочнение стали фрикционной обработкой проявляется в задержке начала пластического течения. В структуре поверхностного слоя толщиной 5 мкм отмечена высокая концентрация дефектов упаковки. Механические свойства зависят от ориентации действующих напряжений по отношению к направлению фрикционной обработки. При трении скольжения шарика из твердого сплава (94%WC + 6%Co) по упрочненной поверхности наблюдается аномально низкий коэффициент трения 0.13. В присутствии абразивных частиц в виде продуктов изнашивания коэффициент трения повышается до 0.50, однако интенсивность изнашивания почти в 2 раза меньше в сравнении с аналогичным показателем для не упрочненной поверхности азотистой стали, испытанной в тех же условиях.

ТОНКАЯ СТРУКТУРА МАССИВНОГО СВЕРХПРОВОДНИКА MGB2 ПОСЛЕ ДЕФОРМАЦИИ И ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

КУЗНЕЦОВА Е.И., КРИНИЦИНА Т.П., БЛИНОВА Ю.В., ДЕГТЯРЕВ М.В., СУДАРЕВА С.В.

Методами просвечивающей электронной микроскопии исследована структура сверхпроводника MgB2, подвергнутого высокотемпературному восстановительному отжигу после холодной деформации под высоким давлением в камере “Тороид” или наковальнях Бриджмена. Показано, что в результате последеформационного отжига при 950°С средний размер кристаллитов матричной фазы возрастает в 5–10 раз по сравнению с деформированным состоянием, достигая ~50–150 нм, а критическая плотность тока увеличивается в три раза по сравнению с исходным состоянием (до 6.7 × × 104 A/см2 при 30 K). Обнаружено, что фаза MgO и высшие бориды магния присутствуют в виде дисперсных включений размером 10–70 нм.

ЭМИССИОННАЯ МЕССБАУЭРОВСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ГРАНИЦ ЗЕРЕН В УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТЫХ W И MO, ПОЛУЧЕННЫХ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИЕЙ

ПОПОВ В.В., СЕРГЕЕВ А.В., СТОЛБОВСКИЙ А.В.

Методом эмиссионной мессбауэровской спектроскопии на ядрах 57Co(57Fe) выполнены исследования состояния границ зерен ультрамелкозернистых W и Mo, полученных интенсивной пластической деформацией (ИПД) методом кручения под высоким давлением. Изучена эволюция состояния границ зерен при нагреве. Показано, что после ИПД границы зерен находятся в неравновесном состоянии, которое характеризуется избыточным свободным объемом. При отжиге состояние границ зерен меняется, приближаясь к состоянию, характерному для крупнозернистых материалов.