научный журнал по физике Физика металлов и металловедение ISSN: 0015-3230

АНДРИЕВСКАЯ Н.Ф., СТОРОЖИЛОВ Г.Е., ТИХОНОВСКИЙ М.А. — 2014 г.

Изучено влияние интенсивной пластической деформации (ИПД) на особенности распада пересыщенного твердого раствора. Объектом исследования был выбран метастабильный сплав ниобий–титан (НТ-50). Установлено, что увеличение степени предварительной пластической деформации сплава НТ-50 с 4.0 до 7.6 приводит к существенному ускорению распада пересыщенного твердого раствора при всех изученных временах термообработки (от 50 до 2000 ч). Также происходит увеличение на (40 50) объемной доли выпавшей -Ti-фазы. С повышением степени деформации изменяются механизмы, приводящие к увеличению доли выпавшей фазы. При повышенных степенях предварительной деформации увеличение объемной доли фазы осуществляется в результате роста размеров выделений при постоянстве и даже некотором снижении их плотности, в отличие от меньших степеней предварительной деформации, при которых рост наблюдается за счет увеличения плотности выпавших частиц при приблизительном постоянстве их размеров.

ИСАЕНКОВА М.Г., КРАПИВКА Н.А., КРЫМСКАЯ О.А., ПЕРЛОВИЧ Ю.А., СОЕ САН ТХУ, ФЕСЕНКО В.А. — 2014 г.

Анализируются особенности процессов рекристаллизации в прокатанных моно- и поликристаллах циркония и сплава Zr–1% Nb. Для оценки кристаллографической текстуры и структурного состояния исследованных материалов использованы дифрактометрические рентгеновские методы. Обнаружено, что области матрицы -Zr, деформированные с преобладающим участием двойникования, характеризуются пониженной склонностью к рекристаллизации. На основе установленных закономерностей изменений текстуры выявлены механизмы рекристаллизации, действующие в деформированной матрице -Zr. Ориентация рекристаллизованных зерен -Zr соответствует “склонам” максимумов текстуры деформации, где уровень искаженности кристаллической решетки максимален, а образующиеся в этих областях зародыши рекристаллизации могут в процессе своего роста сопровождаться 30° поворотом матрицы относительно ее базисной нормали. Показано, что поворот деформированной матрицы при рекристаллизационном отжиге образцов на 30° вокруг их базисной нормали происходит только в случае преимущественного участия призматического скольжения в процессе деформации, а также при достаточно медленном нагреве образцов и при отсутствии в текстуре -Zr дополнительных компонент.

АНТОНОВ С.М., МИРЗАЕВ Д.А., ТЕРЕЩЕНКО Н.А., ЯКОВЛЕВА И.Л. — 2014 г.

Исследованы процессы, проходящие при отжиге литого и деформированного сплава нейзильбера, содержащего свинец. Твердость сплава, измеренная при комнатной температуре, не чувствительна к расплавлению свинца. Упрочнение после отжига определяется эффектами ближнего упорядочения.

БАЯНКИН В.Я., БЫКОВ П.В., ВАХРУШЕВ А.В., ВОРОБЬЁВ В.Л., ШУШКОВ А.А. — 2014 г.

Исследовано влияние импульсного облучения ионами аргона и азота на изменение механических свойств, морфологии поверхности и структуры поверхностных слоев углеродистой стали Ст3 (Fe – основа, C – 0.2%, Mn – 0.4%, и Si – 0.15%) в зависимости от скорости набора дозы (при средних плотностях ионного тока 10, 20 и 40 мкА/см2). Выявлено увеличение циклической долговечности и микротвердости поверхностных слоев во всем исследованном диапазоне скоростей набора доз, что может быть обусловлено упрочнением поверхностных слоев вследствие генерации радиационных дефектов, а также радиационно-динамическим воздействием ускоренных ионов. Наибольшее число циклов до разрушения выдерживает образец, облученный ионами аргона с наименьшей из выбранных скоростью набора дозы jср = 10 мкА/см2.

БРОДОВА И.Г., ПЕТРОВА А.Н., ЧИКОВА О.А., ШИШКИНА Е.В. — 2014 г.

Методом наноиндентирования определена твердость субмикрокристаллических алюминиевых сплавов, полученных динамическим канально-угловым прессованием. Показано, что величина твердости сильно деформированного материала зависит от характеристик его структурного состояния. Уменьшение размера зерна и изменение плотности дислокаций неоднозначно влияют на твердость сплавов. Причины обнаруженного изменения твердости объясняются с позиций современных представлений о механизмах интенсивной пластической деформации сплавов.

ВАЛИУЛЛИН А.И., ЗАВАЛИШИН В.А., КАБАНОВА И.Г., КАЗАНЦЕВ В.А., КАТАЕВА Н.В., КЛЮКИНА М.Ф., КОСИЦЫНА И.И., САГАРАДЗЕ В.В. — 2014 г.

На метастабильном аустенитном сплаве железа с 31.3 мас. % никеля (Н31) показана возможность формирования концентрационной неоднородности по никелю в мелкозернистом аустените в результате -превращения при условии предварительного образования обогащенной никелем промежуточной нанокристаллической -фазы. Оценены значения коэффициентов термического расширения (КТР) при (–100)–300°С в концентрационно неоднородной стали Н31 после различных термических обработок. Выяснены условия регулирования КТР в широких пределах.

БЕЛИМ С.В., КОВАЛЬ Т.А. — 2014 г.

Исследована зависимость намагниченности от расстояния до поверхности в полуограниченной модели Изинга с плоской свободной поверхностью. Изучено поведение намагниченности в различных точках фазовой диаграммы вещества как вблизи линий фазовых переходов второго рода, так и вблизи трикритической точки. Показано, что при значениях обменного интеграла на поверхности, превышающих обменные интегралы в объеме системы, наблюдается убывание намагниченности при удалении от поверхности по степенному закону. Если обменный интеграл на поверхности меньше значения в объеме системы, то намагниченность возрастает при удалении от поверхности системы также по степенному закону.

ДЕЛЬГАДО РЕЙНА С.Ю., ПЛОХИХ А.И., ТАБАТЧИКОВА Т.И., ЯКОВЛЕВА И.Л. — 2014 г.

Методами металлографии, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии исследована структура многослойного металлического материала, полученного по технологии горячей пакетной прокатки из композитной заготовки на основе листов сталей 08Х18 и 08Х18Н10. Установлено, что проведение двух технологических циклов завершается формированием ламинарного строения, которое характеризуется структурной и химической неоднородностью, возникающей вследствие диффузионных и релаксационных процессов. Показано, что при пакетной прокатке формируется ультрадисперсная структура, которая представляет собой смесь вытянутых вдоль направления прокатки слоев феррита и слоев пакетного мартенсита или бескарбидного бейнита, имеющего субзеренное строение.

ВЕРЕЩАК М.Ф., КАДЫРЖАНОВ К.К., МАНАКОВА И.А., ОЗЕРНОЙ А.Н., РУСАКОВ В.С. — 2014 г.

Методами мессбауэровской спектроскопии на ядрах 57Fe проведены исследования структурно-фазового состояния трехслойной системы Be–Fe–Be после облучения ионами гелия и криптона и последующих изохронных отжигов. Перед облучением образцы представляли собой стабильную до температуры 650°C слоистую систему, в объеме которой находился преимущественно твердый раствор -Fe(Be), а в приповерхностных слоях с обеих сторон преобладал интерметаллид FeBe2 + . При облучении исследуемых материалов в зоне воздействия пучка частиц независимо от типа ионов наблюдалось локальное обогащение материала атомами бериллия, которое приводило к переходу существенной части атомов железа в приповерхностном слое из магнитоупорядоченного в парамагнитное состояние. Степень перехода зависела от дозы облучения. Пострадиационные изохронные отжиги практически полностью восстановили доимплантационную локальную концентрацию компонентов и структуру облученного приповерхностного слоя. Представленные в работе данные могут быть использованы при прогнозировании влияния газовых выделений на радиационные эффекты в конструкционных материалах атомных и термоядерных установок.

ЕФИМОВ В.М., МУХАНОВ Е.Л., ПОЗДНЯКОВ А.В., СОЛОНИН А.Н., ХОМУТОВ М.Г., ЦАРЬКОВ А.А., ЧУРЮМОВ А.Ю. — 2014 г.

В связи с высокой стоимостью коррозионно-стойких сталей необходимым условием их производства является снижение брака на всех этапах передела, в том числе и при горячей обработке давлением, путем оптимизации технологических параметров. В работе проведено исследование механических свойств коррозионно-стойкой стали с высоким содержанием бора при повышенных температурах. С использованием комплекса физического моделирования термомеханических процессов показано, что оптимальным температурным диапазоном горячей пластической деформации сжатием является интервал 950–1100°С. Построена математическая модель связи напряжения течения с технологическими параметрами горячей пластической деформации. В процессе деформации в интервале температур 850–1150°С бориды располагаются перпендикулярно оси сжатия, при этом при высоких температурах происходит сфероидизация диборида титана, приводящая его к более компактному виду.

АЛЕКСЕЕВ С.В., ПОПОВ И.С., ПРУДНИКОВ В.В., ПРУДНИКОВ П.В. — 2014 г.

Проведено исследование явления старения в низкотемпературном неравновесном критическом поведении двумерной XY-модели методами Монте-Карло из различных начальных состояний. Выполнено исследование температурной зависимости поперечной жесткости в низкотемпературном критическом поведении двумерной XY-модели методами Монте-Карло.

БАБИЧ А.В. — 2014 г.

Предложен метод вычислений характеристик металлической пленки в диэлектрическом окружении. В рамках модифицированного метода Кона–Шэма рассмотрен наиболее интересный случай асимметричных металл-диэлектрических сандвичей, в которых диэлектрики по обе стороны пленки различны. Впервые вычислены спектр, работа выхода электронов и поверхностная энергия поликристаллических и монокристаллических пленок, помещенных в пассивные изоляторы. Диэлектрическое окружение в целом приводит к отрицательному изменению работы выхода электронов и поверхностной энергии. Помимо размерных изменений сдвиг работы выхода определяется среднеарифметическим значением диэлектрических констант окружающих сред. Расчеты выполнены для Na, Al и Pb.

БАРИНОВ В.А., КАЗАНЦЕВ В.А., СУРИКОВ В.Т., ЦУРИН В.А. — 2014 г.

Методами термомагнитного анализа (ТМА) и мёссбауэровской спектрометрии (57Fe) исследовалась карбонизация -Fe в условиях механического измельчения в среде жидких углеводородов.Установлено, что при использованных условиях синтеза карбидов процесс карбонизации при Т < 375 К реализуется путем распада мартенсита деформации – пересыщенного ОЦТ-твердого раствора ’’-Fe(C) с образованием переходных ГПУ - и -фаз, предшествующих образованию цементита. Измельчение металлического железа в среде толуола многократно увеличивает способности дисперсных порошков -Fe в катализе перехода циклических структур углеводородов в другие химические формы. Возрастание дисперсности железа до наноразмерного состояния приводит к увеличению химически активного углерода и возрастанию скорости диффузии, достаточных для формирования в смеси Fe–C как первичного цементита ( ) с аномально низкой температурой Кюри ТС( (I-этап), так и вторичного цементита на II-этапе механосинтеза. Рассчитаны параметры сверхтонких взаимодействий для ряда синтезированных карбидов. Показано, что изменение концентрации углерода в карбидах железа определяется неравенством: сС( > сС( ) > сС( . Установлена граница температурной устойчивости цементита. Обнаружен эффект распада -фазы Fe3C при термическом циклировании в области 300 < Т < 1075 К. На основании полученных данных представлена схема последовательности фазовых превращений, протекающих в системе Fe–C в условиях низкотемпературного механосинтеза.

ГУСАК А.М., ЗАПОРОЖЕЦ Т.В., ПОДОЛЯН О.Н. — 2014 г.

Проанализирована кинетика роста промежуточной фазы при реакционной диффузии в системах “ядро/оболочка” с одновременным учетом барьеров на межфазных границах, кривизны и концентрационной зависимости коэффициента взаимной диффузии внутри фазы. Показано, что пропускная способность межфазных границ может заметно изменяться в процессе роста фазы (как монотонно, так и немонотонно). При этом ширина концентрационного интервала фазы также изменяется немонотонно.

БОКШТЕЙН Б.С., ГУРОВИЧ Б.А., ЗАБУСОВ О.О., МАЛЬЦЕВ Д.А., ХОДАН А.Н. — 2014 г.

В температурном диапазоне 280–320°С механизм и кинетика сегрегации примесей в сталях остаются недостаточно изученными. В этих условиях диффузия примесей в объеме зерен стали практически прекращается и для описания кинетики процесса не корректно использовать уравнение Ленгмюра–Маклина. В работе предложены два новых подхода к описанию механизма и кинетики сегрегации фосфора: модель последовательных изменений состояния фосфора на основе реакций 1 порядка и модель диффузионного перераспределения фосфора между границами карбидных выделений, дефектами структуры и границами зерен стали. Проведен сравнительный анализ предложенных моделей и на их основе сделаны оценки кинетики сегрегации, которые сопоставляются с экспериментальными результатами, полученными в температурном диапазоне 280–320°С для времен испытаний до 20 лет. Показано, что предложенные модели достаточно хорошо описывают экспериментальную кинетику сегрегации фосфора в границах зерен стали.

ИВАНОВ М.А., НАУМУК А.Ю. — 2014 г.

Дано последовательное термодинамическое описание процесса стационарной эвтектической кристаллизации при малых переохлаждениях. Для нахождения зависимости между параметрами, характеризующими процесс, применен новый подход, который состоит в нахождении выражения для скорости изменения свободной энергии двумя различными способами, что позволяет найти новое соотношение между параметрами возникающей структуры. Первый способ основан на рассмотрении изменения свободной энергии за счет диссипативного процесса разделительной диффузии, происходящей в объеме жидкой фазы. Второй способ состоит в рассмотрении баланса изменения свободной энергии вдали от фронта кристаллизации. На основании различных экстремальных принципов найдены аналитические выражения для скорости кристаллизации и параметров формируемой эвтектической структуры. Рассмотрены наиболее часто наблюдаемые в экспериментах стержневая и ламельная структуры. Показано, что условия возникновения той или иной структуры определяются минимальными значениями как поверхностной энергии между твердыми фазами, так и величины введенного здесь структурного фактора распада.

ИВАНОВ М.А., НАУМУК А.Ю. — 2014 г.

Представлено последовательное описание кинетики ячеистого распада пересыщенных твердых растворов с возникновением пространственно периодической структуры ламельного (пластинчатого) типа, состоящей из чередующихся фаз выделения на основе примесного компонента и обедненного исходного твердого раствора. Одно из уравнений, определяющее взаимосвязь между параметрами, которые описывают процесс распада, получено из сравнения двух подходов к нахождению скорости изменения свободной энергии системы. Остальные кинетические параметры удается описать с использованием вариационного метода, а именно максимальной скорости движения границы распада при заданной температуре. Показано, что выбор взаимного направления роста ламелей разных фаз определяется минимальным значением межфазной поверхностной энергии. Для нахождения параметров распада была использована простейшая термодинамическая модель состояний с параболической зависимостью свободной энергии от концентраций. В результате были найдены выражения, которые описывают скорость распада, межпластинчатое расстояние, а также концентрацию примесей в остающейся после распада фазе. Эта концентрация оказывается равной полусумме исходной концентрации и равновесной концентрации, отвечающей температуре распада.

ВОЛКОВА Н.В., КОУРОВ Н.И., МАРЧЕНКОВ В.В. — 2014 г.

Исследованы кинетические свойства сплавов Ni3MnхAl1-x при температурах от 4.2 К до 800 К в магнитных полях до 12 МА/м. Определены отдельные вклады в электросопротивление: остаточное электросопротивление, фононная и магнитная составляющие. Наблюдается типичное для ферромагнетиков поведение кинетических свойств: положительный температурный коэффициент сопротивления, особенности в виде излома на кривых температурной зависимости электросопротивления при температуре Кюри. Показано, что параметры исследованных кинетических свойств существенно изменяются при изоморфном концентрационном переходе L12 L12 от обычной сверхструктуры Ni3Mn к интерметаллиду Ni3Al. Обнаружено, что концентрационная зависимость электросопротивления описывается в рамках теории протекания в модели эффективной среды.

ГУНДЫРЕВ В.М., ЗЕЛЬДОВИЧ В.И. — 2014 г.

На основе феноменологической кристаллографической теории мартенситных превращений рассчитаны кристаллографические характеристики тетрагонального мартенсита в высокоуглеродистой стали: ориентационные соотношения между кристаллическими решетками ОЦТ-мартенсита и ГЦК-аустенита, величина и направление макроскопического сдвига, плоскость габитуса, угол и ось поворота кристаллической решетки мартенсита. Расчет выполнен для трех вариантов деформации решетки: деформации Бейна, двухсдвиговой деформации Курдюмова–Закса и деформации, предложенной нами при анализе ГЦК-ОЦК-превращения. В последнем варианте требуется минимальный поворот кристаллической решетки мартенсита, следовательно, этот вариант наиболее близок к реальному механизму мартенситного превращения. Установлено соотношение, описывающее взаимосвязь степени тетрагональности кристаллической решетки мартенсита и величины сдвиговой деформации решетки. Показано, что 12 кристаллографически эквивалентных вариантов сдвига при образовании решетки тетрагонального мартенсита образуют три группы, в каждой из которых мартенсит имеет одинаковую ось тетрагональности. Для каждого варианта сдвига имеем два эквивалентных варианта деформации мартенсита при инвариантной решетке. В результате получаются 24 варианта ориентационных отношений.

БОРИСОВ А.Б., ДЕМИНА Е.С. — 2014 г.

Исследовались магнитные характеристики пленки под действием внешнего индентора. Показано, что магнитоупругое взаимодействие приводит к дополнительной магнитной анизотропии, которая в зависимости от значений магнитоупругих постоянных может быть любого знака. Исследованы влияния геометрических параметров задачи на магнитоупругую энергию.