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

ПЕЩЕРЕНКО М.П., РАЙХЕР Ю.Л., РУСАКОВ В.В. — 2004 г.

Выдвинута гипотеза о том, что особенности термодеформационного поведения сплавов металл V группы-водород обусловлены ориентационно-упругим взаимодействием водородных кластеров, образующихся в матрице металла. Предложена модель, описывающая влияние ориентационного упорядочения кластеров на макроскопические деформации образца наводороженного металла при изменении температуры и внешней нагрузки. Результаты расчета сопоставлены с экспериментальными данными.

ИЗЮМОВ И.А., ЧАЩИН Н.И. — 2004 г.

Метод производящего функционала, ранее предложенный авторами для описания спиновых и сильно коррелированных систем, применяется к модели Хаббарда в условиях сильной корреляции. Для электронной функции Грина, выраженной в терминах Х-операторов, выведено уравнение в вариационных производных по флуктуирующим полям. Уравнение имеет матричную структуру и содержит матричные элементы, учитывающие куперовское спаривание. Для нормальной фазы основное уравнение расщеплено на два: для собственно-энергетической и концевой частей. Итерации этих уравнений порождают теорию возмущений по параметру W/U, где W - ширина затравочной зоны, а U - величина кулоновского отталкивания на узле. В хартри-фоковском приближении по параметру W/U получены самосогласованные уравнения для среднего поля. Хартриевская поправка соответствует приближению “Хаббард-1” и приводит к двухзонному квазичастичному спектру. Учет фоковской поправки при U <̰ W может нарушить эту картину и привести к комплексным значениям энергии в некоторых участках спектра, превращая щель в псевдощель.

КРАЙНИКОВ А.В., ЛИКУТИН В.В., ТОМПСОН ДЖ. Э. — 2004 г.

Методами оже-электронной спектроскопии и просвечивающей микроскопии исследованы морфология и химический состав поверхности быстрозакаленных порошков сплавов Al-Mg-Cu-Si-Mn и Al-Fe-Cr, полученных распылением водой высокого давления. Показано, что поверхность порошков покрыта слоем оксида неравномерной толщины, состоящего из трехмерных оксидных островков, покрывающих часть поверхности частицы, и тонкой оксидной пленки, растущей между островками. Величина покрытия является сложной функцией внешних параметров (условий распыления и химического состава порошка), тогда как толщина тонкой пленки варьируется в пределах 1.8-2.1 монослоя для всех порошков. Порошки системы Al-Fe-Cr существенно менее окислены, чем порошки системы Al-Mg-Cu-Si-Mn, что выражается в меньшем покрытии поверхности островками и обусловлено участием магния в образования оксидной пленки.

ВОЛКОВА Е.Г., КЛЕЙНЕРМАН Н.М., ЛУКШИНА В.А., ПОТАПОВ А.П., СЕРИКОВ В.В. — 2004 г.

Изучены особенности формирования нанокристаллической структуры и наведения магнитной анизотропии в сплаве FeCuNbB в процессе различных термических и термомеханических обработок. Показаны основные отличия этого сплава от сплава FeCuNbBSi в динамике процесса расслоения исходного аморфного состояния, конечных фазовых компонентах и величине и знаке наведенной магнитной анизотропии.

ВОЛОДИН В.Н., ТУЛЕУШЕВ А.Ж., ТУЛЕУШЕВ Ю.Ж. — 2004 г.

Для полученных при магнетронном формировании пленочных систем из короткопериодных слоев Nb-Sn и Nb-Al проведено исследование фазовых состояний и структурного состава в широком интервале температур и концентраций компонентов. Наблюдаемое при уменьшении толщины короткопериодных слоев компонентов образование первичных твердых растворов высокой концентрации на основе ниобия объясняется процессом смешения при слиянии спонтанно плавящихся вследствие термофлуктуационных процессов малых частиц разных фаз - наноразмерным аналогом легирования при сплавлении компонентов. Построены модифицированные фазовые диаграммы систем в интервале концентраций олова до 25.5 ат. % и алюминия до 32.2 ат. %. В указанных интервалах полученные наноразмерным легированием твердые растворы термически устойчивы до температурного порога начала реакции интерметаллизации. В системе ниобий-алюминий перед переходом отдельных слоев металлов в твердый раствор наблюдается образование когерентных сверхрешеток фаз, при этом параметр a новой обобщенной решетки близок к удвоенному параметру решетки алюминия, а параметр с - к удвоенному параметру решетки ниобия. Высказано предположение, что качественный сдвиг в сторону роста растворимости компонентов указывает на более глубокий характер перемешивания компонентов при наноразмерном легировании, чем это имеет место при перемешивании плавлением.

АРЖАВИТИН В.М., КОРША В.Ф. — 2004 г.

Исследованы временные зависимости внутреннего трения Q -1(t) и модуля Юнга E(t) литого сплава Pb-62%Sn в условиях изотермической выдержки при температуре T ≈ 293 K, при которой сплав обнаруживает сверхпластичные свойства. Эксперименты проведены с помощью метода резонансных изгибных колебаний с максимальной относительной амплитудой деформации ε 0 в интервале ε 0 ≈ ≈ (0.25-2.5) х 10 -3. Обнаружены немонотонности на зависимостях Q -1(t), в том числе максимумы при t = 0; 5; 14; 20 мин циклического нагружения образцов, которым сопутствуют немонотонные изменения модуля нормальной упругости E сплава. Наблюдающееся поведение Q -1(t) и E(t) связывается с возможными фазовыми и кинетическими превращениями в сплаве в условиях циклического нагружения.

ВОРОНОВА Л.М., ДЕГТЯРЕВ М.В., ЧАЩУХИНА Т.И. — 2004 г.

Исследована низкотемпературная рекристаллизация армко-железа и стали 30Г2Р с субмикрокристаллической (СМК) структурой, созданной большой пластической деформацией. Низкотемпературная рекристаллизация в улучшенной конструкционной стали протекает одновременно во всем обьеме материала в соответствии с кинетикой нормального роста, так же, как это было ранее показано в железе чистотой 99.97% и закаленной стали. Карбидные частицы, сохранившиеся после деформации в исследованной стали, не меняют кинетику и энергию активации низкотемпературной рекристаллизации СМК-структуры конструкционной стали. В армко-железе не все микрокристаллиты одновременно способны к росту при нагреве до температуры рекристаллизации вследствие закрепления части границ примесями, прежде всего углеродом. Обнаружено образование термически активированных зародышей рекристаллизации, приводящее к немонотонному изменению твердости и среднего размера зерна в ходе изотермической выдержки при температуре начала рекристаллизации армко-железа с СМК-структурой.

ВОРОНОВА Л.М., ДЕГТЯРЕВ М.В., ЧАЩУХИНА Т.И. — 2004 г.

Исследовано превращение при изотермическом нагреве структуры различной однородности, полученной пластической деформацией сдвигом под давлением в однофазном железе. Субмикрокрис-таллическая структура, сформированная при большой пластической деформации за счет ротационного механизма деформации, образована микрокристаллитами и характеризуется отсутствием текстуры. При нагреве повышение равновесности такой структуры происходит за счет совершенствования границ и формы микрокристаллитов в условиях низкой скорости роста. Рост зерен при первичной рекристаллизации происходит в соответствии с кинетическим законом нормального роста. Рассчитанные значения энергии активации процесса близки к энергии активации зернограничной самодиффузии.

КАЗАНЦЕВ В.А., МИХАЙЛОВ Ю.Н. — 2004 г.

В армко-Fе и чистом Ni на трех-осевом нейтронном спектрометре выполнен энергетический анализ малоуглового рассеяния нейтронов в широких интервалах температур. Проведены измерения коэффициента теплового расширения α(Т) в армко-Fе при температурах (300-1100) К. Низкоэнергетические магнитные возбуждения, отличные от спиновых волн, обнаружены в армко-Fе около точки Кюри (Т с ͠= 1030К) в температурном интервале, где коэффициент теплового расширения α(Т) испытывает аномальное поведение. Обсуждается корреляция между низкоэнергетическими магнитными возбуждениями и магнитообъемным эффектом в армко-Fе.

ГЛУШАНКОВА Н.А., ЛЕВАШОВ Е.А., ЛЯСОЦКИЙ И.В., РОССИ Ф., ШТАНСКИЙ Д.В. — 2004 г.

Рассмотрено влияние добавок порошков CaO и ZrO 2 в количестве 10% на макрокинетические особенности процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), структуру и свойства композиционного материала на основе нестехиометрического карбида титана, предназначенного для использования в технологии физического осаждения износостойких биосовместимых тонких пленок. Изучены структура, топографии поверхности, механические и трибологические свойства покрытий. Установлено, что покрытия, нанесенные при оптимальных режимах, обладают высокой твердостью 36-40 ГПа, модулем упругости 260-300 ГПа, высокой величиной упругого восстановления (70-75%) и минимальной пластической деформацией (25-30%), значительно более низким коэффициентом трения по сравнению с традиционными покрытиями TiC и TiN, а также высокой износостойкостью. Показано, что покрытия Ti-Ca-C-N-O и Ti-Zr-C-N-O являются биосовме-стимыми, не токсичными, не вызывают воспалительной реакции при их имплантации под кожу мышей, что в сочетании с высокими трибологическими характеристиками делает их перспективными материалами в качестве имплантатов, работающих под нагрузкой.

НЕМИРОВСКИЙ Ю.Р., РУСАКОВ Г.М., ХАДЫЕВ М.С. — 2004 г.

Рассмотрена взаимосвязь процессов двойникования в пластинах ε-мартенсита с деформационными процессами в окружающем аустените. Экспериментально обнаружено четыре варианта взаимосвязи {102}ε-двойников с плоскостью аустенита {111}γ, “пересекающей” плоскость габитуса пластины е-мартенсита. Предложено объяснение наблюдаемых для этих вариантов различий вероятности двойникования. Установлен фактор, контролирующий возникновение {101}ε-двойников. Оценена роль внешней нагрузки и особенностей структуры сталей в двойниковании ε-мартенсита.

ТИУНОВ В.Ф. — 2004 г.

Детально исследованы особенности динамического поведения доменной структуры монокристаллов Fе-3% в знакопеременных магнитных полях, направленных под различными углами к оси легчайшего намагничивания. На основе этого обсуждаются выявленные закономерности изменения магнитных потерь образцов при различных условиях перемагничивания. Установлено качественное соответствие характера изменения доменной структуры образцов во вращающихся магнитных полях с ее поведением на монокристаллах, перемагничиваемых непараллельно оси легчайшего намагничивания. На основе этого оценен уровень гистерезисной составляющей магнитных потерь на вращательное перемагничивание образцов.

ЕРМАКОВ А.В., КАЙГОРОДОВ В.Н., КЛОЦМАН С.М., РУДЕНКО В.К. — 2004 г.

Изомерные сдвиги ? 1 и ? 2 компонент-1 и -2 эмиссионных спектров ЯГР-излучения атомных зондов 57Co( 57Fe), которые локализованы в ядре областей сопряжения кристаллитов (ОСК) и в прилежащих областях решетки поликристаллических твердых растворов O(Ta) и O(W) и О(Сr), зависят от температур (T) отжигов в вакууме. В поликристаллах твердых растворов O(Ta) и O(W) на зависимостях ? 1(1/1) нет высокотемпературных “плато” и равны производные ?? 1/?(1/1) и ?? 2/?(1/1), определенные на линейных участках зависимостей ? i(1/T). Эти особенности зависимостей ? i(1/T) в поликристаллах твердых растворов O(Ta) и O(W) обусловлены ограничениями, которые накладывает атомная структура ядра OCK на состав комплексов кислорода с вакансиями в 5d-металлах. Производные, определенные на линейных участках зависимостей ? i(1/1), которые измерены на поликристаллах O(Cr), существенно различаются: ?? 1/?(1/1) > ?? 2/?(1/1), и на обеих зависимостях ? i(1/T) присутствует характерное “плато”. Из-за большого релаксационного объема атомов кислорода в хроме формирование комплексов кислорода с отрицательными релаксационными объемами происходит в ядре OCK поликристаллического Сг уже при достаточно низких температурах.

ЕРМАКОВ А.В., КЛОЦМАН С.М., КУЗЬМЕНКО Г.Ф., МАТВЕЕВ С.А., РУДЕНКО В.К., ТАТАРИНОВА Г.Н., ТИМОФЕЕВ А.Н., ТИМОФЕЕВ Н.И. — 2004 г.

После одновременной объемной диффузии в условиях сверхвысокого вакуума в интервале температур 1540-1780 К (0.57-0.66T m) методом вторично-ионной масс-спектрометрии измерены коэффициенты диффузии кобальта, железа и родия в монокристаллах иридия и параметры температурной зависимости коэффициентов объемной диффузии кобальта. Получены оценки параметров, характеризующих комплексы вакансий с атомными зондами в иридии. Сделан вывод, что комплексы вакансий с этими атомными зондами обладают в иридии устойчивыми локальными магнитными моментами. Сделаны оценки энергий взаимодействий партнеров в таких комплексах.

КАССАН-ОГЛЫ Ф.А., НАЙТ В.Е., САГАРАДЗЕ И.В. — 2004 г.

Получены точные решения для одномерной четырехвершинной планарной модели Поттса в магнитном поле с помощью метода трансфер-матриц Крамерса-Ваннье. Представлены аналитические выражения для термодинамических величин, таких как намагниченность, магнитная восприимчивость, молярная теплоемкость, которые проанализированы как функции температуры и напряженности магнитного поля.

ИВАНОВА Г.В., МАКАРОВА Г.М., ЩЕГОЛЕВА Н.Н., ЩЕРБАКОВА Е.В. — 2004 г.

В богатых железом сплавах R-Fе-Si (R = Тb, Но) соединение R 2(Fе, Si) 17 типа Тh 2Ni 17 кристаллизуется конгруэнтно, а R(Fе, Si) 12 образуется во время затвердевания слитка при более низких температурах. Между решетками этих фаз существует ориентационная связь двух типов. При одном (010)1:12 || (0001) 2:17, (100) 1:12 || {11͞20 } 2:17 и (001) 1:12 || {1͞100 } 2:17, при другом {011} 1:12 || (0001) 2:17, (100) 1:12 || {11͞20 } 2:17 и (001)1:12 || {1͞102 } 2:17. Второй тип соотношений оказался совершенно неожиданным. Общим для обоих типов является то, что направления (111) 1:12 || (20͞23) 2:17. По этим направлениям в решетках расположены плотноупакованные цепочки из гантелей, замещающих атомы R (при образовании соединений из структуры типа СаСu5). По-видимому, формирование таких цепочек играет важную роль в устойчивости вышеупомянутых соединений и в механизмах фазовых превращений в указанных сплавах.

КИСЛОВ А.Н., МАЗУРЕНКО В.Г. — 2004 г.

На основе многочастичного потенциала межатомного взаимодействия проведены модельные расчеты атомной структуры и плотности колебательных состояний сферически-симметричных наночастиц α-Fe. Вычисление равновесной атомной конфигурации наночастицы выполнено в рамках статического подхода. Расчеты колебательных спектров проведены с использованием рекурсивного метода. Исследовано изменение формы локальной плотности колебательных состояний в позициях атомов, расположенных в разных местах наночастицы. Отмечается важная роль упругого искажения решетки при моделировании колебательных спектров наночастиц. Используемая в расчетах модель позволяет описать некоторые особенности плотности колебательных состояний нанозерен α-Fe и их вклад в формирование колебательного спектра нанокристаллического a-Fe.

ГУДИН С.А., ЗЛОБИН С.А., КУРКИН М.И., УСТИНОВ В.В. — 2004 г.

Вычислена нелокальная магнитная восприимчивость χ несоизмеримой антиферромагнитной структуры, типа линейно-поляризованной волны спиновой плотности (1SDW) с учетом межподрешеточ-ного и внутриподрешеточного обменных взаимодействий. Показано, что χ(k) как функция волнового вектора k может иметь максимумы вблизи значений k = ±q, где q - волновой вектор 1SDW. Для этого должны выполняться два условия. Во-первых, внутриподрешеточное обменное взаимодействие J ia(r) в зависимости от расстояния r должно быть осциллирующей функцией вида J ia(r) ~ ~ cos qr exp(-|r|/r ex), что возможно при qr ex > 1. Во-вторых, межподрешеточное обменное взаимодействие J d(r) должно быть слабее J id(r). При этом для восприимчивости χ(r) получается функция вида: χ(r) ~ cos qr exp(-|r|/r 0), с r 0 > r ex Параметры q и r 0 были определены из экспериментальных данных по многослойным пленкам Fe/Cr. По этим значениям удалось восстановить величины J id(0), J d(0) и r ex. Для отношения J id(0)/J d(0) получилась оценка: 30< J id(0)/J d(0) < 50.

КУЗЬМИН Н.Ю., ПРЕКУЛ А.Ф., ЩЕГОЛИХИНА Н.И. — 2004 г.

Исследованы магнитные свойства квазикристаллического сплава Al 62Cu 25.5Fe 12.5 на разных стадиях структурной релаксации, получаемых термообработкой - от быстро закаленного неупорядоченного сплава до однофазного квазикристалла. Определены концентрации магнитоактивных атомов железа - парамагнитных - из константы Кюри (С CW) в аппроксимациях кривых магнитной восприимчивости законом Кюри-Вейсса и магнитоупорядоченных - из спонтанной намагниченности I S. Показано, что изменения этих концентраций при структурном упорядочении коррелируют с изменением остаточной проводимости σ 0, определяемой концентрацией свободных носителей. Сильная зависимость низкотемпературного парамагнетизма сплавов А1-Сu-Fe от структурного совершенства решетки обусловлена тем, что неспаренные спины на атомах железа возникают только при наличии локальных структурных искажений икосаэдрической фазы.

ПАНИН А.В. — 2004 г.

Изучено влияние ультразвуковой ударной поверхностной обработки на характер пластической деформации и механические свойства нагруженных образцов поликристаллических титана ВТ1-0 и малоуглеродистой стали Ст 3. С использованием оптической, просвечивающей электронной, растровой электронной и сканирующей туннельной микроскопии показано, что ультрамелкозернистая структура, формирующаяся в поверхностном слое материала в результате ультразвуковой обработки, обусловливает локализацию его пластического течения на различных масштабных уровнях. Исследована тонкая структура и характер распространения мезо- и макрополос локализованной пластической деформации. Установлено, что механические свойства исследованных материалов зависят от характера распространения мезо- и макрополос локализованной деформации.