Физика металлов и металловедение

ВЛИЯНИЕ ДЕФОРМАЦИИ СО СДВИГОМ НА МИКРОСТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ СТ3

ПАШИНСКАЯ Е.Г., МЫШЛЯЕВ М.М., МИРОНОВ С.Ю., ВАРЮХИН В.Н.

Изучено влияния способов интенсивной пластической деформации со сдвигом на формирование микроструктуры стали Cт3. Деформация со сдвигом в горячем и холодном состоянии позволяет получить разный уровень механических свойств металла с характерными особенностями тонкой структуры. Показано, что холодная пластическая деформация со сдвигом сопровождается увеличением уровня внутренних напряжений, существенным увеличением доли малоугловых границ, что отражается на повышении прочностных свойств. При горячей пластической деформации со сдвигом формируется большое количество мелкодисперсных зерен с высокоугловыми границами и малой плотностью дислокаций за счет конкурентного развития фрагментации и рекристаллизации “in-situ”. Это приводит к низкому уровню напряженности кристаллической решетки и способствует повышению пластичности.

ВЛИЯНИЕ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА СТРУКТУРУ И НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЕ ВНУТРЕННЕЕ ТРЕНИЕ FE3AL И (FE, CR)3AL

ПАВЛОВА Т.С., ГОЛОВИН И.С., ГУНДЕРОВ Д.В., ЗИМЕРЕ К.

Исследовано внутреннее трение (ВТ) интенсивно деформированных сплавов на основе интерметаллида железа Fe3Al: Fe–26Al и Fe–26Al–5Cr (ат. %) в интервале температур от –180 до 650°C. Выявлена группа низкотемпературных максимумов ВТ в районе от –130 до 100°С при частотах 1.4–2.2 кГц. Проведен сравнительный анализ обнаруженных пиков в интерметаллиде Fe3Al, содержащем и не содержащем хром. Изучена стабильность по отношению к нагреву отдельных максимумов ВТ, образующих группу низкотемпературных пиков в интенсивно деформированном состоянии. Оценены значения энергий активации обнаруженных максимумов. Высказано предположение о механизме пиков как дислокационных максимумов, часть из которых является пиками Хасигути. В рамках принятого предположения, высота и стабильность отдельных максимумов ВТ в сплаве Fe–26Al–5Cr, по сравнению с их прототипами в сплаве Fe–26Al, объяснены увеличением подвижности дислокаций (дислокационных сегментов) за счет легирования хромом.

ВЛИЯНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ЗОНЫ ФРИКЦИОННОГО КОНТАКТА НА ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ И ТРИБОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ

КОРШУНОВ Л.Г., ШАБАШОВ В.А., ЧЕРНЕНКО Н.Л., ПИЛЮГИН В.П.

Исследовано влияние контактных напряжений, возникающих в зоне трения железомарганцевых сплавов с 16.9–40.5 мас. % Mn, износостойких высокомарганцовистых аустенитных сталей и углеродистой стали У13, на фазовый состав, структуру и упрочнение поверхностных слоев данных материалов условиях сухого трения с малыми (0.03 и 0.07 м/с) скоростями скольжения, когда фрикционный нагрев поверхностного слоя образцов практически отсутствует. Проведена количественная оценка возникающих контактных сжимающих напряжений (давлений). Показано, что величина сжимающих контактных напряжений приблизительно соответствует значениям микротвердости, измеренной на поверхности трения исследованных материалов. Сжимающие контактные напряжения инициируют протекание в железомарганцевых сплавах с 16–40% Мn мартенситного -превращения, характеризующегося отрицательным объемным эффектом, но тормозят развитие и (аустенитные стали) мартенситных превращений, происходящих с увеличением удельного объема. Рассматриваемые напряжения способствуют формированию в тонком (10 мкм) поверхностном слое трущихся сталей и сплавов нанокристаллических структур. Контактные растягивающие напряжения, действующие вслед за контактными сжимающими напряжениями, инициируют образование и распространение микротрещин в поверхностном слое материалов, способствуют активизации в данном слое мартенситных и -превращений. Показано существенное влияние инициированных контактными напряжениями структурных и фазовых превращений на микротвердость, коэффициент трения и сопротивление адгезионному изнашиванию исследуемых сталей и сплавов.

ВЛИЯНИЕ ОБМЕННОЙ МАГНИТОСТРИКЦИИ НА ОБРАЗОВАНИЕ ПРОМЕЖУТОЧНОГО СОСТОЯНИЯ ВБЛИЗИ ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА АНТИФЕРРОМАГНЕТИЗМ–ФЕРРОМАГНЕТИЗМ

ШАМСУТДИНОВ М.А., САКАЕВ Р.Д., ХАРИСОВ А.Т.

Исследовано влияние обменной магнитострикции на условия образования промежуточного состояния при фазовом переходе первого рода антиферромагнетизм – ферромагнетизм на примере кристалла тетрагональной симметрии. Определена область существования промежуточного состояния в зависимости от величины обменной магнитострикции. Показано отсутствие промежуточного состояния в кристаллах с сильной обменной магнитострикцией.

ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ И ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИХ ОБРАБОТОК НА СТРУКТУРУ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИНВАРА Н30К10Т3

УВАРОВ А.И., САНДОВСКИЙ В.А., КАЗАНЦЕВ В.А., АНУФРИЕВА Е.И., ВИЛЬДАНОВА Н.Ф., ФИЛИППОВ Ю.И.

Исследован инвар Н30К10Т3, аустенит которого метастабилен по отношению к мартенситному -превращению при охлаждении ниже мартенситной точки (Mн = –80°С). Опробованы 6 способов упрочнения сплава: 1) старение (с) в интервале температур Tст от 20 до 700°С; 2) охлаждение в жидком азоте (ж/а) материала, предварительно упрочненного первым способом (с + ж/а); 3) предварительная обработка методом фазового наклепа ( ф) и старение в интервале Tст (ф. н. + с); 4) охлаждение в жидком азоте материала, предварительно упрочненного третьим методом (ф. н. + с + ж/а); 5) предварительная холодная деформация (30%) при комнатной температуре и старение в интервале Tст (Х. Д. + с); 6) охлаждение в жидком азоте материала, предварительно упрочненного пятым способом (Х. Д. + с + ж/а). Установлено влияние указанных 6 способов упрочнения на твердость, электропроводность, магнитную проницаемость и температурную зависимость коэффициента линейного расширения.

ИЗМЕНЕНИЯ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ ЭНЕРГИЙ И МЕЖАТОМНЫХ РАССТОЯНИЙ ПРИ ОБРАЗОВАНИИ ВАКАНСИЙ В ОБЪЕМАХ И В ЯДРАХ ОБЛАСТЕЙ СОПРЯЖЕНИЯ КРИСТАЛЛИТОВ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ С КУБИЧЕСКИМИ РЕШЕТКАМИ

КЛОЦМАН С.М., ТИМОФЕЕВ А.Н.

Определены изменения колебательных энергий и знаки изменений межатомных расстояний при образовании вакансий в объемах и в ядрах областей сопряжения кристаллитов (ОСК) в поликристаллических переходных металлах с ОЦК- и ГЦК-решетками. Колебательная энергия при образовании вакансии в объеме металла возрастает благодаря положительному “релаксационному” вкладу в изменение силовой постоянной атомов, окружающих вакансию. Положительные “релаксационные” вклады в изменения силовых постоянных и, соответственно, возрастание колебательной энергии атомов, окружающих вакансию, возникают и при образовании “расщепленных” вакансий (Р-вакансий) в ядрах ОСК-поликристаллических переходных металлов с ГЦК-решетками. Положительные “релаксационные” вклады в изменения силовых постоянных атомов в области локализации Р-вакансий обусловлены уменьшением межатомных расстояний при ее образовании, как и при образовании обычных вакансий в объемах металлов. А колебательная энергия ближайшего окружения вакансий, образовавшихся в ядрах ОСК в поликристаллических d-переходных металлах с ОЦК-решетками, понижается из-за отрицательного “релаксационного” вклада в изменение силовых постоянных. Ядра большеугловых ОСК в поликристаллах d-переходных металлов с ОЦК-решетками характеризуются отрицательным внутренним давлением. Поэтому в них образуются вакансии с положительными релаксационными объемами 0 < BCC, обусловливая увеличение межатомных расстояний в ближайшем окружении таких вакансий.

ИЗУЧЕНИЕ АЗОТИСТОЙ МАРТЕНСИТНОЙ СТАЛИ 0Х16Н4АБ ПОД НАГРУЗКОЙ МЕТОДОМ НЕЙТРОНОГРАФИИ

СУМИН В.В., ПАПУШКИН И.В., БАННЫХ О.А., БЛИНОВ В.М., ЛУКАШ П.

Аустенитно-мартенситная азотистая сталь ОХ16Н4АБ изучена под нагрузкой с помощью нейтронографии высокого разрешения на нейтронном дифрактометре ФСД на реакторе ИБР-2 (Дубна) и дифрактометре с фокусирующим монохроматором на реакторе Института ядерной физики (Чехия). Получены модули Юнга, вычисленные по различным рефлексам мартенситной и аустенитной фаз. Обнаружено аномально низкое значение предела текучести 0.2, соответствующее плоскости скольжения (111) аустенитной фазы, а также сильное возрастание ширины линий (111) при увеличении степени одноосного растяжения. По-видимому, плоскость (111) аустенитной фазы является плоскостью легкого скольжения в изучаемой стали, которая и обеспечивает ее повышенные свойства: сочетание высокого предела прочности (1600 МПа) с высокой пластичностью ( = 16%).

КИНЕТИКА И МЕХАНИЗМ РЕАЛИЗАЦИИ ОБРАТНОГО -ПРЕВРАЩЕНИЯ В МЕТАСТАБИЛЬНЫХ СПЛАВАХ FE–NI–TI. II. ЭЛЕКТРОННО-МИКРОСКОПИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ СПЛАВА

ЗЕМЦОВА Н.Д., КАБАНОВА И.Г., АНУФРИЕВА Е.И.

Методом изучения структуры образцов, претерпевших отжиг в температурном интервале обратного -превращения при последовательно повышающихся температурах, исследован механизм формирования ревертированного аустенита. Высказана гипотеза о причине смены изотермической кинетики на атермическую в середине интервала обратного -превращения. Приведено экспериментальное подтверждение наличия эффекта выделения тепла в средней части интервала -превращения и существенного влияния данного эффекта на структуру ревертированного аустенита в сплаве H25XT2.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И СТРУКТУРА ПОРИСТОГО ТИТАНА, ПОЛУЧЕННОГО СПЕКАНИЕМ КОМПАКТИРОВАННОЙ ГУБКИ

ТРАХТЕНБЕРГ И.Ш., БОРИСОВ А.Б., НОВОЖОНОВ В.И., РУБШТЕЙН А.П., ВЛАДИМИРОВ А.Б., ОСИПЕНКО А.В., МУХАЧЕВ В.А., МАКАРОВА Э.Б.

С целью разработки технологии изготовления биосовместимых орто-имплантатов исследованы механические свойства и характеристики пористого материала, полученного спеканием компактированных гранул титановой губки марки ТГ-ОП-01. Содержание пор составляло от 20 до 60%. В пределах 20 50% твердость по Бринеллю HВ, предельная прочность при изгибе изг и ударная вязкость Kc уменьшались, следуя эмпирическим зависимостям: HB = const, изг · 2 = const, Kc · 1.5 = const. При > 50% наблюдалось более сильное падение этих величин. Эксперименты по поглощению порами воды и исследования фильтрационных свойств материала позволили установить, что основу системы пор, сообщающихся с поверхностью, составляют не мелкие ( 100 мкм) поры в гранулах, а промежутки между спрессованными и спекшимися при отжиге участками гранул (0.1–0.2) см.

МИКРОСТРУКТУРА И СВОЙСТВА БЫСТРОЗАКАЛЕННЫХ БИНАРНЫХ СПЛАВОВ TINI, ОБОГАЩЕННЫХ ТИТАНОМ, С ЭФФЕКТАМИ ПАМЯТИ ФОРМЫ

КУНЦЕВИЧ Т.Э., ПУШИН В.Г.

Методами электронной микроскопии, рентгенодифрактометрии и измерений ряда физико-механических свойств в широком интервале температур изучены структура, фазовый состав и мартенситные превращения в бинарных обогащенных титаном сплавах Ti–Ni, с памятью формы, синтезированных методом сверхбыстрой закалки спиннингованием струи расплава. Сплавы состава, превышающего стехиометрию на 5 и более процентов, удается получить в аморфном состоянии. Сплавы с меньшим отклонением от стехиометрии, как и сплав Ti50Ni50, кристаллизуются в субмикрокристаллическом состоянии и испытывают В2 В19 мартенситный переход выше комнатной температуры. Они имеют высокие прочностные и пластические свойства и демонстрируют узкогистерезисные эффекты памяти формы.

ПРОЯВЛЕНИЕ ЭФФЕКТА ПОРТЕВЕНА–ЛЕ ШАТЕЛЬЕ В СПЛАВЕ Х20Н80

ДУДОВА Н.Р., КАЙБЫШЕВ Р.О., ВАЛИТОВ В.А.

Обнаружено, что однофазный никелевый сплав Х20Н80 демонстрирует прерывистое течение в интервале температур деформации 300–650°С. Показано, что прерывистое течение данного сплава обладает признаками эффекта Портевена–Ле Шателье: сильной локализацией деформации и отрицательной скоростной чувствительностью напряжения течения. Кроме того, выявлены три особенности прерывистого течения сплава