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

ЗАРУБИН А.В., КАССАН-ОГЛЫ Ф.А., ПРОШКИН А.И., ФИЛИППОВ Б.Н. — 2015 г.

В работе получено точное решение для одномерной модифицированной 12-вершинной модели Поттса методом трансфер-матрицы Крамерса–Ваннье при учете обменного взаимодействия между ближайшими соседями во внешнем магнитном поле. Выведены аналитические выражения для теплоемкости, намагниченности, магнитной восприимчивости, магнитной энтропии и магнитокалорического эффекта как функций температуры, величины и знака обменного взаимодействия, а также величины и направления магнитного поля. Поведение всех этих параметров подробно исследовано с помощью численных расчетов. Обсуждаются возможности применения полученных результатов для объяснения наблюдаемых магнитных свойств реальных кубических магнетиков со структурой NaCl и направлением осей легкого намагничивания вдоль кристаллографических направлений типа [110].

ГААН К.В., ДОЛГИХ С.М., ЗЕЛЬДОВИЧ В.И., ФРОЛОВА Н.Ю., ХЕЙФЕЦ А.Э., ШОРОХОВ Е.В. — 2015 г.

Выполнен эксперимент по схождению толстой стальной цилиндрической оболочки в сплошной цилиндр под действием скользящей детонационной волны. Выполнена рентгеновская регистрация схождения и установлено, что время схлопывания в одном сечении составляет 30 мкс. Усредненная степень деформации составляет 77%, скорость деформации – 104 с-1. Структура стали 20 в поперечном сечении цилиндра состоит из трех зон. В наружной зоне исходная феррито-перлитная структура изменяется под действием ударной волны сжатия и локализованных сдвигов. Ударная волна приводит к образованию -фазы высокого давления и двойников. При последующем инерционном схождении оболочки в поверхностном слое возникают значительные сдвиговые деформации, которые локализуются в направлениях, расположенных под углами 60 град к цилиндрической поверхности. Структура средней зоны изменяется под действием интенсивной пластической деформации, которая происходит преимущественно в радиальном направлении. Деформация приводит к созданию внутреннего давления и к повышению температуры. В результате совместного действия трех факторов (давления, температуры и деформации) температура образования аустенита снижается на несколько сотен градусов. В свободном феррите происходит -превращение, и закалка при последующем резком уменьшении давления (“баротермическая” закалка). Перлитные участки испытывают пластическую деформацию. Микротвердость стали с такой структурой равна микротвердости закаленной стали. Структура третьей, центральной зоны изменяется под действием существенного повышения температуры, вызванного дальнейшим увеличением степени деформации. В центре этой зоны происходит полное превращение феррита и перлита в аустенит, значит, температура достигает 850–900°С и более. Микротвердость уменьшается до значений микротвердости отожженной стали.

ДОБРОМЫСЛОВ А.В., КОЗЛОВ Е.А., ПЕТРОВЦЕВ А.В., САПОЖНИКОВ А.Т., ТАЛУЦ Н.И., ЮСУПОВ Д.Т. — 2015 г.

Методами рентгеноструктурного анализа, оптической металлографии, просвечивающей электронной микроскопии и измерением микротвердости проведено послойное изучение структуры шара из меди диаметром 64 мм после нагружения сферически сходящимися ударными волнами. Обнаружено, что высокоскоростная пластическая деформация меди при реализованных условиях нагружения осуществляется главным образом скольжением, а в средних и глубоких слоях также образованием полос локализации деформации по границам зерен. На макроуровне наблюдаются полосы сдвига, а на микроуровне –однородная дислокационная структура, микрополосы, микродвойники, полосовая структура и дислокационные вакансионные петли.

КАЩЕНКО М.П., ЧАЩИНА В.Г. — 2015 г.

В рамках динамической теории мартенситных превращений рассмотрены варианты формирования мартенситных кристаллов при -превращении, обусловленном деформацией плоскостей {112} , приводящей к симметрии атомов, типичной для базисных плоскостей {0001} -фазы. Показано, что имеются дислокационные центры зарождения, способствующие старту волнового процесса для инициации подобной деформации. Относительно редко наблюдаемая параллельность трех плоскостей разных фаз {112} | | {0001} | | {112} интепретируется как следствие быстро возникающего неустойчивого промежуточного состояния, приводящего к формированию сопряженных кристаллов - и -фаз. Отмечается возможность существования параметра решетки a 2, превышающего параметр решетки -фазы.

КАЩЕНКО М.П., ЧАЩИНА В.Г. — 2015 г.

В рамках динамической теории обсуждается один из возможных вариантов формирования мартенситных кристаллов при обратном α-γ - превращении в Fe-Ni сплавах, связанный с участием промежуточной ε - фазы. Рассматривается механизм плоской деформации растяжения - сжатия плоскостей {110}α. Найден набор характерных морфологических признаков для кристаллов ε - фазы, свидетельствующий о причастности ε - фазы к их образованию и включающий материальные ориентационные соотношения близкие к идеальным соотношениям Курдюмова-Закса.

КАЩЕНКО М.П., ЧАЩИНА В.Г. — 2015 г.

В рамках динамической теории мартенситных превращений рассмотрены варианты формирования мартенситных кристаллов при – -превращении, обусловленном деформацией растяжения-сжатия плоскостей {110} . В отличие от предшествующих работ учитывается угловое отклонение главных направлений деформации от осей симметрии  1 0  и 001 . Показано, что с требованием симметрии расположения атомов в базисной плоскости {0001} совместим диапазон отклонений – arctg arctg . Алгоритм расчета морфологических признаков иллюстрируется на примере упруго изотропной среды, не требующей конкретизации упругих модулей. Выполненные оценки позволяют, в частности, объяснить физическую природу ориентационных соотношений Хэдли–Брукса, как результата наследования в ходе -превращения одного из вариантов допустимых материальных ориентационных соотношений для -превращения при 35°. Проводится обсуждение изменений и других морфологических признаков.

ДУДКИНА В.В., ЗАБЛУДОВСКИЙ В.А., ШТАПЕНКО Э.Ф. — 2015 г.

Приведены результаты экспериментальных исследований диффузионного слоя на границе раздела “пленка–подложка” электролитических пленок цинка на медной подложке. Исследования показали, что в переходном слое происходит диффузия осаждаемого металла в материал подложки. Глубина диффузионного слоя и, следовательно, концентрация внедренных атомов никеля сильно зависит от условия электрокристаллизации: от 1.5 мкм на постоянном токе до 4 мкм на постоянном токе с применением лазерно-стимулированного осаждения (ЛСО). Рентгеноструктурные исследования переходного слоя на границе раздела “пленка–подложка” показали, что при электрокристаллизации импульсным током с “жесткими” режимами и с использованием ЛСО в диффузионном слое образуется фаза CuZn2. Это говорит о том, что диффузия цинка в медь происходит по двум механизмам: зернограничному и объемному. Получены значения коэффициента диффузии ад-атомов цинка в поликристаллической меди: 1.75 ? 10-15 м2 для осаждения на постоянном токе и 1.74 ? 10-13 м2 для ЛСО.

ДРАГОШАНСКИЙ Ю.Н., ПУДОВ В.И. — 2015 г.

Разработаны методы оптимизации магнитной доменной структуры и функциональных характеристик электротехнической анизотропной стали на основе Fe–Si cплава и шихтованных магнитопроводов трансформаторов. Применение эффективного комплекса на основе локальной лазерной обработки и нанесения магнитоактивных электроизоляционных покрытий обеспечило значительное снижение магнитных потерь в листах стали (на 18–22%) и в магнитопроводах трансформаторов (на 9–14%).

КОРШАК В.Ф., ПОСТАВНИЧИЙ И.В., ТКАЧЕНКО Н.В. — 2015 г.

Изучено влияние внешнего сжимающего напряжения, которое прикладывается в процессе нагрева от комнатной до предэвтектической температуры, на удельную теплоту плавления сплава Sn-38 вес. % Pb. Выбранный интервал напряжений от 0 до 5.7 МПа включает в себя напряжения, при которых сплав проявляет сверхпластические свойства. Эксперименты проведены с использованием метода дифференциального термического анализа. Впервые обнаружена немонотонная зависимость удельной теплоты плавления сверхпластичных эвтектических сплавов от величины приложенного напряжения. Полученные результаты объясняются метастабильностью исходного фазового состояния сплава и стимулирующим влиянием пластической деформации, зависящей от уровня внешних напряжений, на процессы, обеспечивающие переход сплава к состоянию равновесия.

АНДРЕЕВ А.В., БОГДАНОВ С.Г., КУДРЕВАТЫХ Н.В., ЛИ С., ПИРОГОВ А.Н., ТЕПЛЫХ А.Е., ЧУ К.Н., ЧУКАЛКИН Ю.Г. — 2015 г.

Для исследования эволюции структурного и магнитного состояния радиационно-аморфизованного сплава Er2Fe13.8B в процессе изотермического отжига от 295 до 1025 К были проведены измерения намагниченности и дифракции нейтронов. Отжиг сплава приводит к кристаллизации фазы типа Nd2Fe14B, занимающей около 84% объема образца, и фазы -Fe (16%). Нейтронографические данные показывают, что кристаллизация сплава Er2Fe13.8B происходит в температурном интервале 590–638 К. Магнитные измерения свидетельствуют о росте спонтанной намагниченности и коэрцитивной силы с увеличением температуры отжига выше 800 К. Намагниченность подрешетки Er в образце, отожженном при 993 К, меньше, чем в состоянии до аморфизации. Однако тип магнитной анизотропии Er подрешетки не изменился, сохранив ориентацию осей легкого намагничивания в базисной плоскости тетрагональной кристаллической решетки.

АФАНАСЬЕВ С.В., ЗАВАЛИШИН В.А., ЗАМАТОВСКИЙ А.Е., КАТАЕВА Н.В., КОЗЛОВ К.А., ЛИТВИНОВ А.В., ЛЯШКОВ К.А., САГАРАДЗЕ В.В., ШАБАШОВ В.А. — 2015 г.

При снижении температуры деформации от 573 до 203-77 K в стареющем аустенитном сплаве на основе железа (Fe-35.8Ni-2.6Ti) обнаружена резкая интенсификация аномальных процессов растворения наночастиц когерентной -фазы Ni3Ti при взаимодействия с дислокациями. Это связано с подавлением (при криогенных температурах) альтернативных диффузионных процессов выделения частиц, инициируемых точечными дефектами.

КУЗЬМИН В.И., КУЗЬМИН С.В., ЛЫСАК В.И., ХАРЛАМОВ В.О. — 2015 г.

Приведены результаты исследования влияния режима термообработки на структуру и свойства сваренного взрывом сталеалюминиевого композита с различными диффузионными барьерами. Показано, что создание между алюминием и сталью диффузионного барьера из азотированного стального слоя или подслоя хрома повышает термостойкость сталеалюминиевого композита за счет торможения диффузионных процессов и смещения температурного интервала начала образования интерметаллидов в область более высоких температур.

ИРЖАК А.В., ЛЕВЧЕНКО В.С., МИХАЙЛОВСКАЯ А.В., ПОРТНОЙ В.К., ЯКОВЦЕВА О.А. — 2015 г.

Проанализированы вклады зернограничного скольжения и внутризеренного дислокационного скольжения во время сверхпластической деформации в сплаве AMг4 (аналог АА5083) путем анализа изменений в процессе деформации поверхности образцов с маркерными сетками, полученными ионным травлением. Методами световой, электронной просвечивающей, сканирующей микроскопии и дифракции обратных отраженных электронов проанализированы изменения дислокационной, зеренной и субзеренной структуры во время сверхпластической деформации. Показано, что во время сверхпластической деформации развивается динамическая полигонизация. Вклад диффузионной ползучести определен по анализу зон свободных от выделений, выявленных после деформации.

БАННИКОВА Н.С., БЛИНОВ И.В., КРИНИЦИНА Т.П., МИЛЯЕВ М.А., ПОПОВ В.В., УСТИНОВ В.В., ЧУПРАКОВ С.А. — 2015 г.

Методом ядерного магнитного резонанса были исследованы структурные особенности интерфейсов сверхрешеток [Co/Cu]n, приготовленных методом магнетронного напыления. Проанализировано изменение структурных характеристик интерфейсов и магниторезистивных свойств сверхрешеток с увеличением числа бислоев [Co/Cu]n. Обнаружена корреляция между величиной магнитосопротивления и структурными характеристиками интерфейсов.

ДАВЫДОВ Д.И., ДЕМАКОВ С.Л., КАЗАНЦЕВА Н.В., РИГМАНТ М.Б., РОМАНОВ Е.П., РЫЖКОВ М.А., СТЕПАНОВА Н.Н., ШИШКИН Д.А. — 2015 г.

Проведено исследование сплава Co–19 ат. % Al–6 ат. % W, полученного двумя способами плавки в инертной среде: дуговая плавка с разливкой в медную водоохлаждаемую изложницу и плавка в индукционной печи с разливкой в керамическую изложницу (Al2O3). Обнаружено, что фазовый состав сплава и его магнитные свойства зависят от скорости охлаждения слитка после плавки. Образцы находятся в ферромагнитном состоянии до 800°C, сохраняя до 700°C значение удельной намагниченности = 10 emu/g. Определены температуры Кюри всех обнаруженных в сплаве фаз. Обнаружено, что формирование в сплаве интерметаллидной фазы Co7W6 увеличивает коэрцитивную силу и снижает намагниченность насыщения в 1.5 раза.

БАРИНОВ В.А., ПРОТАСОВ А.В., СУРИКОВ В.Т. — 2015 г.

Методами термомагнитного анализа и мёссбауэровских экспериментов (57Fe) исследовался процесс формирования карбида Хэгга ( -Fe5С2) в условиях механического измельчения -Fe в среде жидких углеводородов. Установлено, что при использованных параметрах измельчения синтез ркарбида начинается по завершению стадии образования цементита ( -фаза). Определена граница температурной устойчивости монофазного состояния -карбида, не превышающая 800 K. При Т > 800 K -карбид распадается на цементит и свободный углерод. Оптимальная температура нагрева синтезированного карбида Хэгга, при которой заселенность кристаллографически неэквивалентных позиций атомов Fe близка к идеальной (0.2 : 0.4 : 0.4), составляет 775 K при величине температуры Кюри ТС = 520 K. Анализ мёссбауэровских данных и результатов геометрического моделирования конфигураций атомов Fe в элементарной ячейке -карбида позволил установить, что указанное соотношение заселенности позиций выполняется при учете анизотропной составляющей han поля сверхтонкого взаимодействия. Под влиянием han кристаллографически эквивалентные атомы Fe(4е) становятся неэквивалентными в магнитном отношении: Fe(е1) и Fe(е2). Данная особенность проявляется в наличии в разложении распределения сверхтонких полей Р(Н) двух мёссбауэровских вкладов: р(е1) и р(е2) с равными долями атомов железа в каждом из вкладов fFe(е1) = fFe(е2) = 0.1 и значениями полей Н 11 и 16 Тл соответственно.

БРАИЛОВСКИЙ В., ДУБИНСКИЙ С.М., КОРОТИЦКИЙ А.В., ПЕТРЖИК М.И., ПРОКОШКИН С.Д., ФИЛОНОВ М.Р., ШЕРЕМЕТЬЕВ В.А. — 2015 г.

В результате циклических механических испытаний по схеме растяжение–разгрузка (максимальная деформация 2% в каждом цикле, 10 циклов) после термомеханической обработки были определены параметры сверхупругости сплавов Ti–Nb–Ta и Ti–Nb–Zr: модуль Юнга, остаточная деформация и фазовый предел текучести. Методами электронно-микроскопического и рентгеноструктурного анализов изучены параметры сверхупругости и структура сплавов до испытания, после испытания, после выдержки 40 дней и после повторного испытания. Модуль Юнга сплава Ti–Nb–Ta уменьшается в ходе механоциклирования после ТМО по разным режимам с 30–40 до 20–25 ГПа, но восстанавливает свое исходное значение при последующей выдержке в течение 40 дней, а в ходе повторного механоциклирования изменяется мало. Модуль Юнга сплава Ti–Nb–Zr в ходе механоциклирования уменьшается незначительно, а при выдержке также восстанавливается и при повторном циклировании ведет себя стабильно. В ходе механоциклирования возникают поверхностные растягивающие напряжения, которые облегчают развитие мартенситного превращения под нагрузкой, ориентируют его и таким образом способствуют наблюдаемому уменьшению фазового предела текучести и остаточной деформации. Повышение уровня исходного упрочнения стабилизирует сверхупругое поведение при механоциклировании.

ВИНОГРАДОВА Н.И., ДАВЫДОВ Д.И., КАЗАНЦЕВА Н.В., СТЕПАНОВА Н.Н. — 2015 г.

Проведено исследование структурного состояния турбинных лопаток из двух промышленных никелевых жаропрочных сплавов после эксплуатации по экспериментальному режиму с повышенным уровнем рабочих температур и напряжений. Оба сплава содержат 40% упрочняющей интерметаллидной фазы и имеют верхний предел рабочих температур 900°C, но различаются по устойчивости к высокотемпературной деформации.

БАЗЛОВ А.И., ХАЖИНА Д.M., ЦАРЬКОВ А.А., ЧУРЮМОВ А.Ю. — 2015 г.

Исследованы структура и механические свойства сплава Ti43.2Zr7.8Cu40.8Ni7.2Co1, полученного методом литья в массивную медную изложницу. Показано, что в результате быстрого охлаждения расплава структура состоит из аморфной матрицы и распределенных в ней кристаллических частицам, благодаря чему сплав демонстрирует высокую прочность (более 1600 МПа) и относительно высокую пластичность (1%). Моделирование процесса деформации сплава с использованием метода конечных элементов показало, что кристаллические частицы в аморфной матрице являются эффективными барьерами для распространения полос сдвига, тем самым стимулируя зарождение и развитие новых полос сдвига и увеличивая общую пластичность материала.

АРЫШЕНСКИЙ Е.В., ГРЕЧНИКОВА А.Ф., СЕРЕБРЯНЫЙ В.Н., ТЕПТЕРЕВ М.С. — 2015 г.

Работа посвящена изучению эволюции текстуры при холодной прокатке и промежуточном отжиге в алюминиевом сплаве 8011. С помощью рентгеноструктурного анализа определенны основные текстурные компоненты горячекатаной заготовки. Изучена их эволюция при последующей холодной прокатке и промежуточном отжиге. Оценено влияние текстурных компонент на размеры и расположение фестонов на каждом этапе производства холоднокатаной ленты.