Научные результаты

Введите год
Экспериментальное исследование и термодинамическое моделирование фазового состава и структуры высокоэнтропийного сплава Al0.5CrMoNbTa0.5, ориентированного на применение в аддитивных технологиях

И.И. Горбачев, В.В. Попов, А. Кац-Деменец, Е. Эшед, В.В. Попов Мл., М. Бамбергер

Исследована микроструктура и фазовый состав высокоэнтропийного сплава (ВЭС) Al0.5CrMoNbTa0.5, синтезированного электродуговой плавкой и аддитивными технологиями методом электронно-лучевой печати. Второй метод был впервые применён для формирования образцов данного ВЭС из смеси элементных порошков. Синтезированные образцы имели сложный фазовый состав и содержали, в основном, ОЦК-твёрдый раствор, а также фазы C14, C36 и 6H. Фазовый состав и структура сплава исследовались непосредственно после синтеза, а также после изотермической выдержки при 1000 и 1300°C в течение 24 ч. На основе CALPHAD-метода построено термодинамическое описание системы Al–Cr–Mo–Nb–Ta и выполнены термодинамические расчёты фазового состава, полученного ВЭС, которые показали удовлетворительное согласие с экспериментом. Такие термодинамические расчеты помогут при разработке ВЭС с требуемым фазовым составом, а также в интерпретации экспериментальных результатов.

Выполненное исследование поможет полнее раскрыть потенциал использования ВЭС на основе указанных металлов в качестве основы для жаропрочных материалов, применяемых в 3D-печати.

Синтез, кристаллическая и электронная структура интеркалатного соединения CuxZrSe2

М.С. Постников, А.С. Шкварин, А.И. Меренцов, Ю.М. Ярмошенко, Е.Г. Шкварина, Е.В. Мостовщикова, А.А. Титов, С.А. Упоров, С.Ю. Мельчаков, А.Н. Титов, I. Pis, F. Bondino

Исходный ZrSe2 является полупроводником с прямой запрещенной зоной и шириной щели около 1.1 эВ. Интеркалация меди приводит к образованию дополнительных состояний внутри запрещенной зоны Zr 4d / Se 4p. Увеличение концентрации меди приводит к уширению этой полосы гибридизированных состояний и уменьшению эффективной ширины запрещенной зоны, что приводит к переходу полупроводник-металл. Возможность постепенного изменения ширины прямой запрещенной зоны и управления переходом металл-полупроводник делает интеркалированный ZrSe2 перспективным материалом для электронных устройств будущего.
Обобщенная модель Изинга на линейной цепочке

Е.С. Цуварев, Ф.А. Кассан-Оглы

Получено точное решение обобщенной модели Изинга на 1D решетке на основе впервые выведенной трансфер-матрицы Крамерса – Ваннье с переносами на произвольное число трансляций с взаимодействиями между первыми и вторыми соседями, а также с учетом декорирования и магнитного поля. Построены фазовые диаграммы, представляющие все возможные магнитные типы упорядочения в основном состоянии. Различные мультипликативные варианты схождения фаз соответствуют правилу фаз Гиббса. Вблизи точек фрустраций наблюдается явление существования одной фазы в области другой фазы, вполне аналогичное явлению перегрева и переохлаждения в термодинамике. В тройных точках пересечения линий парного существования фаз, фазы не индивидуализированы, а существенно фрустрированы, поскольку в этих точках помимо упорядоченных конфигураций существует бесконечное множество конфигураций без какой-либо трансляционной инвариантности, о чем свидетельствует ненулевая величина нуль-температурной энтропии. Это свойство соответствует явлению критической опалесценции. Обнаружены множественные плато низкотемпературной намагниченности, и расщепление теплоемкости на пять пиков. Установлено качественное соответствие линейной декорированной цепочки с квадратной декорированной решеткой, как в отсутствие, так и при наличии магнитного поля.

Многоцелевая портативная система магнитной диагностики

В.Н. Костин, О.Н. Василенко, Д.Г. Ксенофонтов, А.В. Михайлов

Доказана необходимость многопараметровых методов магнитной структуроскопии на основе локально измеряемых свойств испытуемых объектов и характеристик измерительной цепи. Разработана многоцелевая портативная программно-аппаратная система с применением цифровых методов генерации и анализа сигналов, позволяющая выполнять диагностику материалов по совокупности их магнитных свойств, а также по полям рассеяния обнаруживать дефекты сплошности ферромагнитных объектов.

Пост-радиационное дефектное состояние сплава Cu3Au как модель радиационного поведения преципитатов γ'-фазы в реакторных сталях

В.И. Воронин, В.И. Бобровский, А.Ю. Волков, Б.Н. Гощицкий, Н.В. Проскурнина

Рентгеновскими дифракционными методами впервые обнаружено, что процессы, развивающиеся под влиянием облучения быстрыми нейтронами в структуре модельного сплава Cu3Au, проявляющиеся в поведении относительного изменения параметра решетки, а также фактора Дебая-Валлера в зависимости от флюенса быстрых нейтронов, носят отчетливый двустадийный характер. Установлено, что по достижении некоторой величины радиационного разупорядочения в системе происходит неожиданно резкое включение механизма подавления накопления точечных дефектов, предположительно связанного с формированием вакансионных кластеров. Система Cu3Au изоструктурна преципитатам γ'-фазы Ni3Ti, формируемым в некоторых реакторных сталях для повышения радиационной стойкости материала, на выяснение механизма действия которых ориентирована данная работа.

Ближний порядок и магнитные свойства магнитомягких сплавов железо-алюминий и железо-галлий

H.В. Ершов, В.А. Лукшина, Д.А. Шишкин, Ю.П. Черненков, О.П. Смирнов

В магнитомягких сплавах железа с алюминием и галлием впервые обнаружены и детально описаны кластеры с упорядочением типа B2, ответственные за эффект формирования наведенной магнитной анизотропии при отжиге в магнитном поле и за параболический по концентрации рост коэффициента тетрагональной магнитострикции (λ100 ~ С2) при легировании железа алюминием (до ~ 100 ppm) или галлием (в максимуме при 18 ат.% Ga до ~ 400 ppm). Последующее снижение λ100 и его уменьшение в медленно охлажденных образцах сплава железо-галлий объясняется появлением, ростом размеров и объемной доли областей D03 фазы, оказывающей негативное влияние на магнитоупругие свойства. Полученный результат вносит существенный вклад в развитие представлений о механизмах формирования магнитных свойств магнитомягких сплавов железа, указывает способы их совершенствования.
Определение фотохимической устойчивости гибридных перовскитных солнечных элементов по рентгеновским фотоэлектронным спектрам

Э.З. Курмаев, И.С. Жидков, Л.Д. Финкельштейн, А.И. Потеряев, А.Ф. Акбулатов, П.А. Трошин

Развит метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) для определения устойчивости гибридных перовскитов типа APbI3 (A = MA-methylammomium (CH3NH3), FA-formamidinium (CH(NH2)2) и Cs) к облучению видимым светом. Установлено, что измерения тонкой структуры, энергетического положения и относительной интенсивности XPS спектров остовных уровней и валентных полос позволяют контролировать разложение органических катионов и формирование PbI2-дефектов, ответственных за деградацию гибридных перовскитов. Показано, что замена A-катиона MA → FA → Cs повышает фотохимическую устойчивость гибридных перовскитов.
Ускоренное атомное перераспределение и инверсия направления структурно-фазовых переходов в сплавах железа при большой пластической деформации

В.А. Шабашов, К.А. Козлов, В.В. Сагарадзе, А.Е. Заматовский, Н.В. Катаева, Т.П. Толмачев, А.Л. Николаев, Ю.М. Устюгов

В сплавах железа впервые обнаружено деформационно-индуцированное ускоренное диффузионное превращение, приводящее к инверсии атомного перераспределения в узкой области температур деформации T < 0.3Tпл. Эффект проявляется: в изменении знака ближнего упорядочения в бинарных сплавах Fe-Cr, Fe-Mn и Fe-Ni; смене деформационного растворения карбидов, нитридов и интерметаллидов в матрицах сплавов Fe–Ni–C, Fe–Cr–Mn–N и Fe–Ni–Al (Ti, Zr, Si) на ускоренное образование дисперсных вторичных фаз внедрения и интерметаллидов при увеличении температуры деформации. Сопоставлением результатов атомного перераспределения при деформации и облучении установлено, что направление и кинетика упорядочения определяется конкуренцией дислокационного (при деформации) и в каскадах атомных смещений (при облучении нейтронами) разрушения порядка и упорядочения, ускоренного подвижными точечными дефектами – вакансионными комплексами.

Анизотропия типа «легкая плоскость» в слоистом соединении GdMn2Si2 с магнитокристаллической анизотропией типа «легкая ось»

П.Б. Терентьев, Е.Г. Герасимов, Н.В. Мушников, А.Ф. Губкин, H.E. Fischer, Д.И. Горбунов, В.С. Гавико

Исследованы магнитные свойства монокристалла GdMn2Si2 в сильных магнитных полях. Определена температурная эволюция магнитной структуры GdMn2Si2 при помощи порошковой нейтронографии на уникальном дифрактометре D4, предназначенном для исследования материалов с высоким сечением захвата нейтронов. Полученные результаты непосредственно свидетельствуют о формировании в GdMn2Si2 необычной неколлинеарной магнитной структуры с анизотропией типа «легкая плоскость» при температуре ниже температуры магнитного упорядочения подрешетки Gd TGd < 52 K. Выше TGd наблюдается одноосная магнитная анизотропия антиферромагнитно упорядоченной подрешетки Mn. Произведено моделирование процессов намагничивания с помощью модели Яффета-Киттеля, которое позволило спрогнозировать индуцированные магнитным полем магнитные фазовые переходы при намагничивании вплоть до насыщения. Необычное магнитное упорядочение в GdMn2Si2 связано с возникновением фрустрированного магнитного состояния слоев атомов Gd, находящихся между двумя антиферромагнитно связанными слоями Mn.

Электрический магнитокиральный эффект и кинетический магнитоэлектрический эффект, индуцированные киральным обменным полем в геликоидальных магнетиках

В.В. Устинов, И.А. Ясюлевич, М.А. Миляев, Л.И. Наумова, Р.С. Заворницын

Построена квантовая теория электронного спинового транспорта в проводящих магнетиках, описывающая целый круг новых гальваномагнитных явлений, обусловленных действием на спин электронов проводимости сил, создаваемых пространственно-неоднородными внешними магнитными полями и/или внутренними полями квантового обменного происхождения. Предсказано существование и дано описание двух новых спин-транспортных эффектов в проводящих киральных гелимагнетиках, которые получили названия «электрический магнитокиральный эффект Штерна-Герлаха» и «кинетический магнитоэлектрический эффект Штерна-Герлаха». Определены условия экспериментального наблюдения явления резонансного усиления новых эффектов до гигантских величин, получившего название «магнитокиральный кинетический резонанс». Синтезированы новые магнитные наногетероструктуры типа «киральный спиновый клапан» на основе гелимагнетиков Ho и Dy, экспериментально показана возможность эффективного управления их магнитотранспортными характеристиками путем вращения магнитной спирали конечного размера в киральном слое, имеющей нескомпенсированный магнитный момент, под действием внешнего магнитного поля. 

Страницы