Физика металлов и металловедение

ВЗАИМОСВЯЗЬ НЕУСТОЙЧИВОСТИ И МЕЗОСКОПИЧЕСКОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ. III. МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ ПРЕРЫВИСТОЙ ТЕКУЧЕСТИ С УЧЕТОМ ЕЕ ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТЕПЕНИ ДЕФОРМАЦИИ И СКОРОСТИ РАСТЯЖЕНИЯ

КРИШТАЛ М.М.

Развивается ранее предложенная автором нелинейная модель устойчивости пластической деформации [1-2], учитывающая ее локальную мезоскопическую неоднородность. Получены уравнения, описывающие зубцы прерывистой текучести (ПТ), выполнено численное моделирование зубчатости различных типов, а также переходов от макрооднородной деформации к ПТ и, затем, к глобальной потере устойчивости в шейке перед разрушением. Путем численного моделирования установлены причины увеличения зубцов и уменьшения частоты их следования по мере деформации и с уменьшением скорости растяжения. Показано, что увеличение скорости растяжения может приводить к уменьшению скорости пластической деформации в момент локализации деформации (образования полосы деформации). Проанализированы зависимости критической деформации начала ПТ от скорости растяжения. Полученные результаты находятся в хорошем согласии с экспериментальными данными и позволяют объяснить ряд общих закономерностей ПТ.

ВЛИЯНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ УСКОРЕННОГО ВЗРЫВОМ ПОТОКА ЧАСТИЦ SIC НА МИКРОСТРУКТУРУ И ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗНОСОСТОЙКОЙ ХРОМОМАРГАНЦЕВОЙ МЕТАСТАБИЛЬНОЙ АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ

КОРШУНОВ Л.Г., УШЕРЕНКО С.М., ЧЕРНЕНКО Н.Л., ДЫБОВ О.А.

Металлографическим, магнитным, рентгеновским и электронно-микроскопическим методами анализа исследованы фазовый состав, микроструктура и прочностные свойства (микротвердость и сопротивление поверхностного слоя сдвигу) метастабильной хромомарганцевой аустенитной стали 40Х12Г8, подвергнутой воздействию ускоренного взрывом потока микрочастиц карбида кремния. Изучено влияние рассматриваемой взрывной обработки на сопротивления стали абразивному и адгезионному видам изнашивания. Показано, что взаимодействие высокоскоростного потока частиц (ВСПЧ) карбида кремния со сталью носит преимущественно упругий характер. Об этом свидетельствует низкая плотность формирующихся в стальном образце каналов сверхглубокого проникания частиц, а также слабое развитие в основном объеме образца процессов пластической деформации, упрочнения и мартенситного γ → α'-превращения. Рассматриваемое взаимодействие приводит к заметному уменьшению параметра кристаллической решетки аустенита, обусловленному присутствием в нагруженном образце высоких объемных сжимающих напряжений. Влиянием данных напряжений, очевидно, объясняется обнаруженный факт образования в стали большой концентрации дефектов упаковки и двойников деформации, а также вялый характер развития мартенситного γ → α '-превращения, характеризующегося положительным объемным эффектом. Установлено, что воздействие ВСПЧ SiC существенно снижает сопротивление метастабильной аустенитной стали 40X12Г8 абразивному и особенно адгезионному изнашиванию. Причиной отрицательного влияния ВСПЧ SiC на износостойкость рассматриваемой стали, очевидно, является формирование в ней при взрывной обработке специфических дефектов - каналов сверхглубокого проникания частиц, которые, являясь концентраторами напряжений, уменьшают вязкость и эффективную прочность ее поверхности.

ВЛИЯНИЕ СФЕРИЧЕСКИХ ВОЛН НАПРЯЖЕНИЙ НА СТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ 60ХЗГ8Н8Ф

УВАРОВ A.И., ТЕПЛОВ В.А., КАРЬКИНА Л.Е.

Исследована структура и определены механические свойства слоев шара (на расстояниях от центра шара 0.43/R < r

ИССЛЕДОВАНИЕ ДОМЕННОЙ СТРУКТУРЫ В ПСЕВДОМОНОКРИСТАЛЛЕ ПЛАТИНА-ЖЕЛЕЗО МЕТОДОМ РАСТРОВОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ МИКРОСКОПИИ

РОДИОНОВ Д.П., САЗОНОВА В.А., ХЛЕБНИКОВА Ю.В.

Методами электронной сканирующей микроскопии и рентгеноструктурного анализа исследована структура упорядоченного сплава Fe-40 ат. % Pt, сформировавшаяся в процессе постепенного охлаждения закристаллизованного слитка. Показано, что при охлаждении ниже точки Курнакова в монокристалле в результате упорядочения образуется многоуровневая полидоменная структура. Две колонии макроскопических тетрагональных пластин-ламелей, разделенные двойниковой границей {110} и визуально наблюдаемые на поверхности псевдомонокристалла, образуют два полисинтетических двойника. Отдельные ламели представляют собой макроскопические полидоменные пластины, состоящие из более мелких полидоменных пластин. Установлено, что на каждом структурном уровне в паре соседних пластин (как макроскопических, так и более мелких) обнаруживаются области трех сортов, различающиеся направлением оси тетрагональное™. Полученные результаты дают основание считать, что для описания процесса упорядочения в монокристалле Pt40Fe60 справедлива предложенная А. Ройтбурдом [9, 10] схема формирования полидоменных пластин при превращении кубической решетки в тетрагональную с малыми объемными изменениями.

МАРТЕНСИТНОЕ ПРЕВРАЩЕНИЕ И ТРИП-ЭФФЕКТ В СПЛАВАХ FE-NI-MN ПРИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ДЕФОРМАЦИИ

ЭСТРИН Э.И.

Экспериментально изучено мартенситное превращение при 77 К в серии сплавов Fe-Ni-Мn с изотермическим мартенситным превращением. Деформация при температуре ниже температуры конца спонтанного превращения приводит к интенсивному превращению, сопровождающемуся повышением пластичности. Количество образующегося в процессе низкотемпературной деформации мартенсита увеличивается при уменьшении содержания в сплаве марганца. Обсуждены факторы, определяющие интенсивность мартенситного превращения и свойства сплавов при низкотемпературной деформации.

МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

СТОЛЯРОВ B.В., САЛИМГАРЕЕВ X.Ш.

Исследовано влияние методических факторов - геометрии и формы микроОбразцов, а также типа испытательной машины на механические свойства ультрамелкозернистого технически чистого титана при растяжении в сравнении с крупнозернистым состоянием. Показано, что прочность и пластичность микрообразцов с ультрамелкозернистой структурой более чувствительны к изменениям их формы и геометрических размеров. Обсуждается особая роль соотношения ширины и толщины плоского микрообразца, определяющая схему напряженно-деформированного состояния при растяжении.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СУБМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ И НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ

НОСКОВА Н.И., ВИЛЬДАНОВА Н.Ф., ПЕРЕТУРИНА И.А., ФИЛИППОВ Ю.И., ЧУРБАЕВ Р.В., АКШЕНЦЕВ Ю.Н.

Исследованы бинарные сплавы алюминия следующего состава: Al + (3-10)Mg, Al + (0.5-3)Re, Al + + (0.1-1) Hf, Al + 0.5Ce, Al + 0.12Zr, Al + (0.2-30)Sn, Al + 0.2Nb и многокомпонентные сплавы Al + + (lHf + 0.2Nb + 0.2Sn), Al + (0.5Ce + 0.5Re + O.lZr), Al + (25Sn + 15Pb) и Al + (5Sn + 35Pb) (% вес). Субмикрокристаллическая и нанокристаллическая структуры бинарных и многокомпонентных сплавов были получены закалкой из расплава и последующей интенсивной пластической деформацией (прокаткой до 90% деформации, а затем - сдвигом на разные степени деформации под давлением 5 ГПа). Определены механические свойства в субмикрокристаллическом состоянии и измерена величина микротвердости сплавов в субмикрокристаллическом и нанокристаллическом состояниях. Обнаружено, что наибольший эффект при создании высокопрочного состояния сплавов с оптимальной пластичностью и повышенной температурной стабильностью свойств возникает при размерах зерен от 70 до 40 нм и комплексном легировании малыми добавками Hf, Nb, Sn или Се, Re, Zr.

ОБ ОСОБЕННОСТЯХ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МАЛЫХ ОБРАЗЦОВ ИЗ НАНОСТРУКТУРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

КУЛЯСОВА О.Б., ИСЛАМГАЛИЕВ Р.К., ВАЛИЕВ Р.З.

В статье рассмотрены методические особенности механических испытаний на растяжение наност-руктурных образцов (медь, алюминиевый сплав 1420) малых размеров, полученных методами интенсивной пластической деформации (равноканальное угловое прессование, деформация кручением под высоким давлением). Исследования проведены на специально разработанной и изготовленной испытательной машине, оснащенной горизонтальным измерительно-силовым устройством и компьютерной программой для автоматической регистрации параметров испытаний (перемещение, усилие, скорость деформации, температура). Получены экспериментальные данные о влиянии жесткости испытательной машины и геометрии малых образцов на вид диаграмм "напряжение-деформация" и значения предела прочности и пластичности. Проведены сопоставления с результатами, полученными на стандартных образцах, испытанных на установке типа "Инстрон". Даны предложения по методике учета жесткости испытательной машины и выбору оптимальной геометрии образцов, позволяющие получать достоверные данные о виде диаграмм "напряжение-деформация", и механических свойствах исследуемого материала.

ОДНОМЕРНАЯ ЧЕТЫРЕХВЕРШИННАЯ ПЛАНАРНАЯ МОДЕЛЬ ПОТТСА С УЧЕТОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВТОРЫХ СОСЕДЕЙ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ

КАССАН-ОГЛЫ Ф.А., САГАРАДЗЕ И.В.

Получены точные решения для одномерной четырехвершинной планарной модели Поттса с учетом взаимодействия первых и вторых соседей в магнитном поле с помощью метода трансфер-матрицы Крамерса-Ваннье. Термодинамические величины, такие как намагниченность, магнитная восприимчивость, молярная теплоемкость, проанализированы как функции температуры и напряженности магнитного поля.

ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОСТРУКТУРНЫХ ПЛЕНОК БОРИДА ВАНАДИЯ

ГОНЧАРОВ А.А., ПЕТУХОВ В.В., ЧАЙКА Д.С.

Описаны особенности электрических и физико-механических свойств наноструктурных пленок бо-ридов ванадия, полученных ВЧ-магнетронным распылением мишени VB2. Проведены опыты по определению фрикционных свойств пленочных покрытий VB2. Удельная сила трения снижается при применении указанных покрытий. Показано, что результаты наноиндентирования приводят к более низким показателям, чем при обычных измерениях (с использованием ПМТ-3).

ПРАВИЛА ДЛЯ АВТОРОВ

РЕНТГЕНОВСКОЕ ДИФФУЗНОЕ РАССЕЯНИЕ ОТ МОНОКРИСТАЛЛОВ α-FE И α-FE1-X SIX

ЧЕРНЕНКОВ Ю.П., ФЕДОРОВ В.И., ЛУКШИНА В.А., СОКОЛОВ Б.К., ЕРШОВ Н.В.

Наведение магнитной анизотропии при термомагнитной обработке железокремнистых магнитомяг-ких сплавов сопровождается возникновением анизотропии ближнего порядка в расположении атомов и локальных искажений структуры. Это было показано в нашей работе [ФММ, 2001. Т. 92,95] из измерений интенсивности диффузного рассеяния (ДР) рентгеновского излучения от монокристаллов Fe1-xSix (х < 0.06), которое проявлялось как слабые сверхструктурные отражения. Их положение, ширина и интенсивность дают информацию, позволяющую выяснить особенности статических искажений, что важно для понимания природы возникновения магнитной анизотропии. Мешающим фактором в таких измерениях является тепловое ДР, которое наблюдается как вблизи основных рефлексов от ОЦК-структуры, так и между ними. Оно может накладываться на сверхструктурные отражения и тогда его вклад должен быть корректно учтен. Проблема осложняется еще и тем, что в обоих случаях интенсивность ДР примерно одинакова и на 3-5 порядков меньше, чем у основных отражений. Цель настоящей работы - показать возможность разделения вкладов в диффузное рассеяние от статических и динамических искажений решетки α-Fe1-xSix.

СВЕРХПЛАСТИЧНОСТЬ АЛЮМИНИДОВ ТИТАНА С СУБМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРОЙ

ИМАЕВ Р.М., ИМАЕВ В.М., САЛИЩЕВ Г.А.

В настоящей статье приводится обзор результатов исследования сверхпластичности интерметалли-дов с высокой энергией упорядочения, таких как TiAl (сверхструктура Ll0) и Ti3Al (сверхструктура DO19), а также ряда сплавов на их основе, в которых с помощью многоступенчатой горячей деформационной обработки был получен субмикронный размер зерен (d < 1 мкм). Благодаря столь малому размеру зерен температурный интервал сверхпластичности составил Т= 600-900°С (0.47-0.66Tпл), что на 200-400°С ниже, чем для указанных материалов с размером зерен в несколько микрон. В статье рассматривается влияние размера зерен, состава сплава и типа сверхструктуры на сверхпластическое поведение алюминидов титана, обсуждаются возможные механизмы сверхпластической деформации в этих материалах.

СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ПРИ ИЗОТЕРМИЧЕСКИХ ОТЖИГАХ МЕХАНИЧЕСКИ СПЛАВЛЕННОГО НАНОКОМПОЗИТА ЖЕЛЕЗО-АМОРФНАЯ ФАЗА FE-C: ФОРМИРОВАНИЕ ЦЕМЕНТИТА

ЕЛСУКОВ Е.П., ФОМИН В.М., ВЫТОВТОВ Д.А., ДОРОФЕЕВ Г.А., ЗАГАЙНОВ А.В., АРСЕНТЬЕВА Н.Б., ЛОМАЕВА С.Ф.

Методами рентгеновской дифракции, мессбауэровской спектроскопии, атомной силовой микроскопии, ДТА и магнитных измерений изучены структурно-фазовые превращения в процессе изотермических отжигов при 250,400 и 500°С нанокомпозита железо-аморфная фаза Fe-C, полученного механическим сплавлением смеси порошков Fe и С в атомном соотношении 85 : 15. Установлены три стадии превращений: структурная релаксация и увеличение концентрации С в аморфной фазе до 25 ат. %; кристаллизация аморфной фазы с образованием искаженного цементита (Fe3C)D; формирование неискаженного цементита Fe3C. В работе обсуждаются особенности локальной атомной структуры для двух модификаций цементита.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ СПЕКТР И НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ ИЗОСТРУКТУРНЫХ ЭКВИАТОМНЫХ СПЛАВОВ PDFE И PDMN

КОУРОВ Н.И., ГЕРАСИМОВ Е.Г., КОРОТИН М.А.

Исследована низкотемпературная теплоемкость ферромагнетика PdFe и антиферромагнетика PdMn, упорядоченных в структуре Ll0. Обнаружено хорошее согласие между результатами теоретических расчетов электронной зонной структуры и экспериментальными данными по низкотемпературной теплоемкости сплавов. Обсуждаются возможные причины появления энергетической щели на уровне Ферми в электронном спектре коллективизированного антиферромагнетика PdMn.

ЭНЕРГИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ВАКАНСИЙ В ГРАНИЦАХ НАКЛОНА [001] В НИКЕЛЕ: КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

МУРЗАЕВ Р.Т., НАЗАРОВ А.А.

С помощью компьютерного моделирования с использованием метода погруженного атома рассчитаны энергия, объем и энтальпия образования вакансий в границах наклона [001] в никеле при воздействии однородного растягивающего напряжения и наличии зернограничной дислокации (ЗГД). Исследованы специальные границы Σ = 5 (θ = 36.9°) и Σ = 5 (θ = 53.1°), а также граница с углом ра- зориентировки θ = 37.9°, период которой содержит 20 структурных единиц границы Σ = 5 (θ= 36.9°) и одну единицу границы Σ = 5 (θ = 53.1°), моделирующую ЗГД. Показано, что энергия образования вакансии во всех исследованных границах не зависит от приложенного внешнего напряжения, но объем и энтальпия образования могут значительно изменяться. В области размером порядка нескольких нанометров вблизи ядра ЗГД энергия образования вакансий может существенно отличаться от значений, характерных для равновесной границы без ЗГД.