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

Архив научных статейиз журнала «Физика металлов и металловедение»

  • МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА И СТРУКТУРА НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ ТИПА ФАЙНМЕТ С РАЗЛИЧНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ЖЕЛЕЗА

    БЕЛОЗЕРОВ В.Я., БЫКОВ В.А., ГАВИКО В.С., ГОЛОВНЯ О.А., МУШНИКОВ Н.В., ПОТАПОВ А.П., ПРОТАСОВ А.В., СТАРОДУБЦЕВ Ю.Н., ШИШКИН Д.А., ШУНЯЕВ К.Ю., ЩЕГОЛЕВА Н.Н. — 2015 г.

    Изучено влияние состава и температуры отжига на структуру и магнитные свойства нанокристаллических магнитомягких сплавов Fe–Cu–Nb–Mo–Si–B. Показано, что увеличение содержания железа по сравнению с его количеством в традиционном сплаве Файнмет позволяет увеличить магнитную индукцию на 18% при уровне коэрцитивной силы менее 6 А/м. Установлено, что в быстрозакаленных лентах сплавов, обогащенных Fe, наряду с аморфной фазой присутствуют выделения кристаллической фазы на основе -Fe, в которой кристаллографические направления типа (100) ориентированы перпендикулярно плоскости ленты. С использованием термомагнитного анализа и дифференциальной сканирующей калориметрии для сплавов с различным содержанием железа определены температуры структурных и магнитных фазовых переходов. Установлено, что в быстрозакаленных лентах, обогащенных железом, выпадению наноразмерных зерен магнитомягкой фазы Fe–Si предшествует расслоение однородной аморфной матрицы на аморфные области различного состава.

  • МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА, ТЕРМИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ И СТРУКТУРА МАГНИТОМЯГКОГО СПЛАВА (FE0.7CO0.3)88HF2W2MO2ZR1B4CU1, ПРОШЕДШЕГО ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНУЮ НАНОКРИСТАЛЛИЗАЦИЮ

    ВОЛКОВА Е.Г., ДМИТРИЕВА Н.В., ЛУКШИНА В.А., ПОТАПОВ А.П., ФИЛИППОВ Б.Н., ШИШКИН Д.А. — 2015 г.

    Исследовано влияние температуры нанокристаллизующего отжига (НО) в диапазоне 670–750°С на магнитные свойства, структуру и термическую стабильность сплава (Fe0.7Co0.3)88Hf2W2Mo2Zr1B4Cu1. НО проводился как в присутствии растягивающих напряжений, прикладываемых к образцам сплава, так и без них. Установлено, что при нанокристаллизации сплава в присутствии растягивающих напряжений в нем наводится продольная магнитная анизотропия с осью легкого намагничивания, ориентированной вдоль длинной стороны ленты. Найдены оптимальные условия нанокристаллизации сплава, приводящие к стабильности его магнитных свойств при достаточно высокой температуре 570°С.

  • МАГНИТОКРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ АНИЗОТРОПИЯ СОЕДИНЕНИЙ ER2(FE1XVX)17

    ГАВИКО В.С., ГЕРАСИМОВ Е.Г., МУШНИКОВ Н.В., СТАШКОВА Л.А., ТЕРЕНТЬЕВ П.Б. — 2015 г.

    Исследованы магнитные свойства и магнитная анизотропия соединений Er2(Fe1xVx)17 (х = 0 – 0.05). Обнаружено, что температура Кюри ТС соединений возрастает с ростом концентрации ванадия. Показано, что соединения Er2(Fe1xVx)17 имеют анизотропию типа легкая плоскость в интервале температур от 77 K до ТС. Измерены кривые намагничивания и рассчитаны температурные зависимости констант анизотропии К1 и К2. Произведено разделение вкладов от магнитных подрешеток Er и Fe в константы магнитной анизотропии. Анализ полученных данных позволил заключить, что причиной существования процессов намагничивания 1-го рода в Er2Fe17 при низких температурах является положительный вклад в К1 и отрицательный в К2 от подрешетки Er.

  • МЕЖАТОМНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ В МАЛОКОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ СИСТЕМЫ AG–AU

    БАДАНИН Д.А., БОГДАНОВ В.И., БОЛЬШОВ Л.А., КОРНЕЙЧУК Е.А., КОРНЕЙЧУК С.К., ПОПОВ В.А. — 2015 г.

    Важное значение в теории растворов имеют термодинамические параметры взаимодействия и энтальпийные параметры – коэффициенты разложения парциальных избыточных термодинамических функций в ряд по концентрациям растворенных компонентов. В приближении парного взаимодействия между атомами примеси в растворе рассматриваемые параметры могут быть вычислены теоретически с использованием методов теории функционала плотности в электронной теории сплавов. В качестве примера были выбраны твердые растворы замещения Au в Ag, образованные атомами из близких по химическим свойствам компонентов, деформационные взаимодействия в которых должны быть малы, и не нужно учитывать сложные магнитные вклады в парные потенциалы. Полная энергия малоконцентрированного раствора Au в Ag и вклады от химических и деформационных взаимодействий в потенциалы парного взаимодействия рассчитаны до седьмой координационной сферы включительно. Получено вполне удовлетворительное согласие с термодинамическими параметрами, полученными из экспериментальных данных.

  • МЕХАНИЧЕСКОЕ ЛЕГИРОВАНИЕ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ AL-FE ПУТЕМ ИНТЕНСИВНОЙ ДЕФОРМАЦИИ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

    ДОБРОМЫСЛОВ А.В., ПИЛЮГИН В.П., ТАЛУЦ Н.И., ТОЛМАЧЕВ Т.П. — 2015 г.

    Сплавы системы Al-Fe с содержанием железа до 50 ат. % были получены из элементных порошков путем интенсивной пластической деформации под давлением. Синтезированные сплавы были изучены с помощью рентгеноструктурного анализа, просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии, а также измерением микротвердости. Установлено, что на размер зерна оказывает влияние как степень пластической деформации, так и содержание железа в сплаве. Под действием пластической деформации под давлением происходит взаимное растворение атомов железа и алюминия. Растворимость железа в алюминии при комнатной температуре достигает ~ 1 ат. %. Растворение алюминия в кристаллической решетке железа приводит к образованию неупорядоченного твердого раствора FeAl. Увеличение содержание железа в сплаве приводит к монотонному повышению микротвердости до величины 3.4 ГПа.

  • МИКРОМАГНИТНАЯ СТРУКТУРА МАГНИТОМЯГКИХ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК НА ОСНОВЕ FE

    ХАРИН Е.В., ШЕФТЕЛЬ Е.Н. — 2015 г.

    Представлены количественные результаты определения параметров микромагнитной структуры нанокристаллических пленок Fe, Fe95Zr5, Fe90N10, и Fe85Zr5N10, полученных магнетронным напылением. Показано, что магнитокристаллический K1, магнитоупругий KME, магнитостатический KMS и поверхностный Ka, s виды анизотропии являются слагаемыми экспериментально измеренной эффективной локальной магнитной анизотропии Kef. Форма петель гистерезиса определяется присутствием в плёнках двух основных макроскопических видов эффективной магнитной анизотропии, одна из которых вызвана усреднением локальной (внутри нанозерна) магнитной анизотропии на масштабе длины обменного взаимодействия, а вторая связана с магнитоупругой анизотропией от остаточных макронапряжений.

  • МИКРОСТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В СТАЛИ 10Х9В2МФБР ПРИ ПОЛЗУЧЕСТИ В ТЕЧЕНИЕ 40000 ЧАСОВ ПРИ 600°C

    ДУДКО В.А., КАЙБЫШЕВ Р.О., КОЗЛОВ П.А., СКОРОБОГАТЫХ В.Н., ФЕДОСЕЕВА А.Э., ЩЕНКОВА И.А. — 2015 г.

    В работе исследованы микроструктурные изменения в стали 10Х9В2МФБР (аналог стали Р92) после испытаний на длительную прочность при температуре 600°C при начальном напряжении 137МПа. Время до разрушения составило более 40000 ч. Установлено, что в зоне захвата и в шейке образца происходит рост карбидов Ме23C6 с 85 нм до 152 нм и 182 нм соответственно. Кроме того, выделяются крупные частицы фазы Лавеса со средним размером 295 нм. Частицы этих фаз располагаются по большеугловым границам. При длительном отжиге и ползучести происходит трансформация обогащенных V частиц Ме(C,N) в Z-фазу. Средний размер частиц Z-фазы после длительного отжига составил 48 нм, а после ползучести 97 нм. Размер обогащенных Nb частиц Ме(C,N) увеличивается с 26 нм после отпуска до 55 нм после длительного старения и ползучести. Установлено, что несмотря на рост поперечного размера реек троостита отпуска с 0.4 мкм до 0.9 мкм в шейке образца, разориентировка границ реек не увеличивается. Рекристаллизационные процессы при ползучести в стали не развиваются.

  • МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СУПЕРЛОКАЛИЗАЦИИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ В МОНОКРИСТАЛЛАХ СПЛАВОВ СО СВЕРХСТРУКТУРОЙ L12

    СОЛОВЬЕВА Ю.В., СТАРЕНЧЕНКО В.А., ФАХРУТДИНОВА Я.Д. — 2015 г.

    В численном эксперименте исследованы процессы суперлокализации пластической деформации сплавов со сверхструктурой L12. Проводится синтез модели дислокационной кинетики деформационного и термического упрочнения элемента деформируемой среды с моделью механики макропластической деформации, описываемой в терминах упругопластической среды. Показано, что суперлокализация пластической деформации определяется наличием концентраторов напряжений и немонотонным упрочнением элемента деформируемой среды. Многократная немонотонность упрочнения элемента среды может служить причиной множественности полос макроскопической локализации деформации.

  • МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНКУРЕНТНОГО РОСТА ЗЕРЕН ПРИ НАПРАВЛЕННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ НИКЕЛЕВОГО ЖАРОПРОЧНОГО СПЛАВА

    ЕРШОВ М.Ю., МОНАСТЫРСКИЙ А.В., МОНАСТЫРСКИЙ В.П., ПОЗДНЯКОВ А.Н. — 2015 г.

    С помощью численного моделирования в модуле CAFE системы ProCAST проведено систематическое исследование конкурентного роста зерен в тонкой пластине в широком диапазоне значений градиента температуры и скорости кристаллизации. Установлено, что результат моделирования сходящихся зерен зависит от единственного параметра – отношения величины опережения зерна с преимущественной ориентацией к размеру ячейки расчетной сетки. Размер ячейки, таким образом, является важным настроечным параметром модели и должен быть согласован с параметрами дендритной структуры при данных условиях роста. Зерно с преимущественной ориентацией всегда вытесняет расходящиеся с ним зерна. Сходящиеся зерна вытесняются, если их отклонение от вектора градиента температуры превышает 20°. При меньших углах отклонения результат конкурентного роста зависит от размера расчетной ячейки и изменяется от совместного роста (при размере ячейки 5 мкм) до вытеснения зерна с преимущественной ориентацией (размер ячейки 20 мкм). Однако все результаты моделирования согласуются с экспериментальными данными, известными из литературных источников. Для эффективного отбора зерен с преимущественной ориентацией благоприятны режимы с невысоким градиентом температуры и большой скоростью роста.

  • МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭВОЛЮЦИИ АНСАМБЛЯ ВЫДЕЛЕНИЙ В СТАЛЯХ С V И NB

    ГОРБАЧЁВ И.И., ПАСЫНКОВ А.Ю., ПОПОВ В.В. — 2015 г.

    В рамках приближения среднего поля разработана модель для описания эволюции ансамблей карбонитридных выделений нескольких составов в сталях на стадиях роста, растворения и коагуляции. На основе численной реализации представленной модели проведены расчеты кинетики роста и растворения карбонитридов в системе Fe–Nb–V–C–N.

  • МОДИФИКАЦИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ CU–FE-КОМПОЗИТОВ МЕТОДАМИ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ

    БЕЛОШЕНКО В.А., ДМИТРЕНКО В.Ю., ЧИШКО В.В. — 2015 г.

    Обобщены результаты исследований и проведен анализ влияния деформационно-термической обработки на структуру, магнитные, механические и электрические свойства Cu–Fe-композитов, полученных методами литья, порошковой металлургии и интенсивной пластической деформации. Основное внимание уделяется пакетной гидроэкструзии, позволяющей реализовать в композитах широкий спектр диаметров (3 нм–2 мм) и количества волокон (1 8 ? 108) с варьированием их объемного содержания (10–60%). Обсуждаются физические механизмы выявленных эффектов структурной модификации физико-механических характеристик на разных масштабных (макро-, микро- и нано-) уровнях.

  • МОДИФИЦИРУЮЩЕЕ ВЛИЯНИЕ ВОЛЬФРАМА НА ВАКУУМНЫЕ КОНДЕНСАТЫ ЖЕЛЕЗА

    БАРМИН А.Е., ЗУБКОВ А.И., МАЛЬЦЕВА Л.А., СОБОЛЬ О.В. — 2015 г.

    Изучены закономерности формирования структуры, прочностные свойства и термическая стабильность вакуумных конденсатов системы Fe–W. Обнаружено, что легирование фольг железа вольфрамом до 1 ат. % позволяет диспергировать зеренную структуру конденсатов до нанометровой размерности, существенно повышать их прочностные свойства и температуру рекристаллизации. Так фольги с содержанием вольфрама 0.8 ат. % и размером зерна около 50 нм имеют твердость 5.5 ГПа и температуру рекристаллизации 800°С. Полученные результаты могут быть использованы для разработки состава сталей, предназначенных для последующего получения высокопрочных и термостабильных наноструктурных состояний.

  • МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВАКАНСИЙ С СИММЕТРИЧНЫМИ ГРАНИЦАМИ ЗЕРЕН НАКЛОНА В АЛЮМИНИИ

    ВЕКМАН А.В., ДЕМЬЯНОВ Б.Ф., ДРАГУНОВ А.С. — 2015 г.

    Методом молекулярной динамики проведено исследование взаимодействия решеточных вакансий с симметричными границами зерен (ГЗ) наклона в алюминии. Обнаружена линейная зависимость доли захваченных вакансий от расстояния до плоскости ГЗ. Средняя скорость миграции вакансий к границе экспоненциально уменьшается с ростом расстояния между плоскостью ГЗ и вакансией. Радиус захвата границей вакансии ограничен 2–3 параметрами решетки и возрастает с увеличением температуры. Определено четыре типа границ, отличающихся способностью к захвату вакансий.

  • МОРФОЛОГИЯ И КРИСТАЛЛОГЕОМЕТРИЯ ВЫДЕЛЕНИЙ МЕДЬСОДЕРЖАЩЕЙ ФАЗЫ И ДИСПЕРСИОННОЕ УПРОЧНЕНИЕ ПЕРЛИТНОЙ СТАЛИ FE–C–MN–CU И FE–C–MN–CU–V

    ИЗОТОВ В.И., КОМКОВ Н.А., ФИЛИППОВ Г.А. — 2015 г.

    Изучены особенности выделения в стали Fe–C–Mn–Cu частиц меди (Cu-фазы) размером 10–30 нм при перлитном превращении и последующем отпуске в интервале температур 500–650°C. Показано, что Cu-фаза выделяется после завершения перлитного превращения на пластинах цементита и в ферритных промежутках (преимущественно на дислокациях). В стали Fe–C–Mn–Cu–V исследовано влияние выделений карбида ванадия на межфазной границе при перлитном превращении на процесс выделения частиц Cu-фазы при последующем отпуске. Оценен эффект дисперсионного упрочнения перлитной стали от выделений частиц Cu-фазы.

  • НАМАГНИЧИВАНИЕ И МАГНИТОСОПРОТИВЛЕНИЕ СПИНОВОГО КЛАПАНА

    БЕБЕНИН Н.Г., УСТИНОВ В.В. — 2015 г.

    Теоретически исследован гистерезис намагниченности и магнитосопротивления, обусловленный изменением ориентации свободного слоя спинового клапана. Показано, что ширина петли гистерезиса, определенная из данных о зависимости магнитного момента клапана от магнитного поля, может быть меньше ширины, определенной из резистивных данных. Получены формулы, описывающие зависимость ширины петли гистерезиса от магнитного поля при различных значениях обменного поля, действующего на свободный слой.

  • О ВЛИЯНИИ ВЕЛИЧИНЫ ОБМЕННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В “ГАНТЕЛЬНОЙ” ПОЗИЦИИ НА ТЕМПЕРАТУРУ КЮРИ В РОМБОЭДРИЧЕСКОЙ ФАЗЕ GD2FE17

    МЕДВЕДЕВ М.В., НЕКРАСОВ И.А. — 2015 г.

    Одной из важных задач улучшения магнитных свойств технологически перспективных интерметаллидов с высоким содержанием железа R2Fe17 (R – редкоземельный элемент) является повышение температуры Кюри ТC. Существует гипотеза, что можно заметно повысить ТC в таких сплавах за счет синтеза систем с парами атомов, связанных сильным обменным взаимодействием, как, например, пара атомов железа в так называемой “гантельной” позиции в системах типа R2Fe17. В настоящей работе на примере ромбоэдрической фазы Gd2Fe17 в рамках модели Гайзенберга для классических спинов показано, что изменение величины обменного взаимодействия для димерной пары атомов Fe–Fe в “гантельной” позиции от нулевого до бесконечно большого приводит к изменению ТC не более чем, на 10%. Таким образом, создание ферромагнитных систем с димерами магнитных атомов, связанных сильным короткодействующим обменом, которые при этом не образуют бесконечный магнитный кластер, не может радикально увеличить температуру Кюри ТC.

  • О ВЛИЯНИИ НЕРАВНОВЕСНЫХ ВАКАНСИЙ НА ПЛАВЛЕНИЕ И ПОРООБРАЗОВАНИЕ УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ИМПУЛЬСНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

    КИКИН П.Ю., ПЕРЕВЕЗЕНЦЕВ В.Н., РУСИН Е.Е. — 2015 г.

    Проведен анализ экспериментальных данных по изучению взаимодействия импульсного лазерного излучения с ультрамелкозернистыми (УМЗ) алюминиевыми сплавами системы Al–Mg, полученными методами интенсивной пластической деформации. Показано, что плавление и порообразование в УМЗ-сплавах под действием лазерного излучения начинается раньше, чем в их крупнозернистых аналогах. Наблюдаемые особенности можно объяснить с единых позиций, основанных на представлениях о влиянии высокой концентрации неравновесных вакансий на поглощательную способность сплавов к лазерному излучению и на процесс порообразования.

  • О МЕХАНИЗМЕ ПРИРАБОТКИ ПРИ ИСПЫТАНИИ НА ИЗНОС БАББИТА Б83

    ВАЛЕЕВ И.Ш., ВАЛЕЕВА А.Х., ПШЕНИЧНЮК А.И., ФАЗЛЫАХМЕТОВ Р.Ф. — 2015 г.

    На основе анализа изменения структуры литого баббита Б83 в процессе испытаний на износ и сравнения кривых изнашивания литого баббита и электроосажденного покрытия, такого же фазового состава, предложен механизм износа на стадии приработки Б83, сводящийся к диспергированию крупных интерметаллидных частиц -фазы, впрессовыванию частиц скола в мягкую пластичную матрицу и формированию достаточно однородного и равномерно замощенного твердыми мелкими частицами покрытия.

  • ОБ ОТСУТСТВИИ ДЛИННОПЕРИОДНОЙ 9R-ФАЗЫ В ИНВАРНОМ СПЛАВЕ FE-32NI

    КАБАНОВА И.Г., КАТАЕВА Н.В., САГАРАДЗЕ В.В. — 2015 г.

    Анализом электронограмм из недавно опубликованных работ [19, 20] установлено, что в исследованном сплаве Fe-32Ni в процессе α -> γ - превращения при медленном нагреве вопреки заключению автора отсутствуют какие либо признаки формирования длиннопериодной 9R-фазы, а наблюдается образование обычной нанокристаллической γ - фазы с ГЦК-решеткой. Протяженные пластины со слоистой структурой, выдаваемой автором работ [19, 20] за новую фазу типа (3R + 9R) в сплаве Fe-32Ni, являются обычными областями двойникованного мидриба каждого исходного α - кристалла, в котором при нагреве произошло образование двойниковых нанопластин γ - фазы.

  • ОПИСАНИЕ ЗЕРНОГРАНИЧНОЙ ДИФФУЗИИ В НАНОСТРУКТУРНЫХ МАТЕРИАЛАХ ДЛЯ ТОНКОПЛЕНОЧНОГО ИСТОЧНИКА ДИФФУЗАНТА

    КЕСАРЕВ А.Г., КОНДРАТЬЕВ В.В., ЛОМАЕВ И.Л. — 2015 г.

    Используя асимптотические методы решения дифференциальных уравнений, дано описание зернограничной диффузии на переходных (между С- и В-режимом) стадиях отжига в нано и субмикроскопических материалах, характеризующихся неравновесными границами зерен и, как следствие, сильной координатной зависимостью коэффициента диффузии вблизи них. В продолжение работы [1] получено решение диффузионной задачи для часто используемого в экспериментах условия тонкопленочного (мгновенного) истощаемого источника диффузанта. На основе выполненных численных расчетов и качественных оценок предложены выражения для средней слоевой концентрации и установлена область их применимости. Проанализированы особенности зернограничной диффузии, связанные с учетом приграничных областей и типом диффузионного источника. Используя литературные данные, приведены оценки глубины проникновения диффузанта в приграничную зону для некоторых материалов.