Научные результаты

Введите год
Закономерности формирования микроструктуры, фазовых превращений и свойств многокомпонентных промышленных сплавов на основе Al-Li последнего поколения для авиакосмического назначения

Д.Ю. Распосиенко, Л.И. Кайгородова, В.Г. Пушин, В.П. Пилюгин, Ю.М. Устюгов, Н.В. Гущина, В.В. Овчинников, Ф.Ф. Махинько

Впервые разработан и экспериментально доказан физический принцип создания мелко-(МЗ) и ультрамелкозернистых (УМЗ) стареющих многокомпонентных промышленных сплавов на основе системы Al-Li последних поколений (марок 1441, 1450, 1461, 1469, широко применяемых в современной российской авиакосмической и ракетной технике). При этом когерентные нанодисперсоиды β'-L12 (типа Al3Zr, Al3Sc, Al3(Sc, Zr)) не только обеспечивают измельчение зеренной структуры, но и при термической обработке исключают появление приграничных зон свободных от выделений. При последующей термомеханической обработке в сплавах формируется УМЗ-структура с внутрезеренным распределением стабильных нанофаз T-типа на основе Al-Li-Cu, S-типа на основе Al-Li-Mg, θ и Ω-типа на основе Al-Cu. Как следствие, наличие однородного распределения данных неизоморфных α-матрице нанофаз приводит к смене механизма пластической деформации от перерезания частиц когерентных выделений к их огибанию дислокациями и определяет как повышение прочности, так и сохранение пластичности. Аналогичные эффекты в приповерхностном слое обеспечиваются в результате облучения высокоэнергетическими ионами Ar+.

Структурно-фазовые превращения и влияние механических напряжений в индустриальных сталях ЭП823 и ЭП823-ДУО при высокодозном нейтронном облучении в реакторе БН-600

К.А. Козлов, В.А. Шабашов, А.В. Козлов, В.В. Сагарадзе, Е.Г. Новиков, А.Е. Заматовский, Н.В. Катаева, В.Л. Панченко

Методами мессбауэровской спектроскопии и трансмиссионной электронной микроскопии выполнено исследование радиационно-индуцированных в реакторе на быстрых нейтронах БН-600 с дозовой нагрузкой до 85 сна в интервале температур 500–660°С структурно-фазовых переходов в радиационно-стойких сталях ЭП823 и ЭП823-ДУО. Мессбауэровские исследования образцов с высокой наведенной активностью после высокодозного облучения нейтронами выполнены впервые. В ферритно-мартенситной стали после облучения с дозами выше 50 сна происходит распад твердого раствора с ОЦК структурой и выходом элементов легирования - хрома, молибдена и углерода из металлической матрицы с образованием интерметаллидной c-фазы, а также карбидов типа Me23C6. Установлено, что механические напряжения приводят к ускорению процессов распада структуры сталей. Показано, что основным фактором ускорения распада структуры при облучении нейтронами является анизотропия напряжений между направлениями вдоль и поперек поверхности твельной трубки.

Особенности фазового превращения беспорядок → порядок в нестехиометрическом сплаве Cu-56Au (ат.%)

А.Ю. Волков, О.В. Антонова, А.В. Глухов, В.А. Казанцев, Д.А. Комкова, А.Е. Костина, О.С. Новикова, П.О. Подгорбунская, Б.Д. Антонов

Изучена эволюция микроструктуры, электросопротивления и прочностных свойств в ходе фазового превращения беспорядок→порядок в нестехиометрическом сплаве Cu-56Au (ат.%). Показано, что отжиг закаленного сплава при температуре 250°С в течение 1 недели приводит к формированию фазы CuAuI со степенью дальнего атомного порядка S≈0.8. Для завершения реакции атомного упорядочения требуется увеличение продолжительности отжига до двух месяцев. Удельное электросопротивление сплава после такой длительной термообработки составляет: ρ=(7.04±0.04) х 10-8 Ом ∙ м, что много ниже литературных данных (рисунок 1). Обнаружено, что длиннопериодная упорядоченная фаза CuAuII в исследуемом сплаве имеет высокую термическую стабильность: превращения CuAuII→CuAuI не наблюдалось даже после длительных термообработок. Выяснено, что образование двухфазной упорядоченной (CuAuI+CuAuII) структуры повышает предел текучести сплава до: σ0.2=1050 МПа, при этом сохраняется низкое электросопротивление: ρ=8.50 х 10-8 Ом ∙ м. На способы упрочнения упорядоченного сплава Cu-56Au получены патенты РФ.

 

Приемы обработки и способы получения изделий из магния путем холодной деформации

Ю.В. Замараева, Ю.Н. Логинов

Посредством решения краевых задач механики деформируемого тела изучены особенности холодной деформации магниевых заготовок в условиях высоких сжимающих напряжений, в частности осуществлена оценка напряженно-деформированного состояния. Некоторые теоретические результаты подверглись практической проверке. Также разработаны новые способы холодной деформации магния, с постановкой краевых задач посредством компьютерного моделирования, что позволило получить больший объем информации, рассмотреть и сопоставить большее количество альтернативных схем деформации, предотвратить появление дефектов и спрогнозировать качество изделия до того, как будет изготовлен инструмент. Основным результатом работы является установление связей между видами и параметрами холодной деформации магния, позволяющих получать продукцию с требуемыми свойствами. Получено 2 патента РФ.

Влияние релаксационных процессов при деформации сдвигом под давлением на термическую стабильность СМК структуры чистого железа

М.В. Дегтярев, Т.И. Чащухина, Л.М. Воронова, В.П. Пилюгин

Термическая стабильность СМК структуры охарактеризована температурой начала роста зерна и скоростью роста зерна при нагреве. Рост зерна зависит от особенностей структуры, обусловленных релаксационными процессами, действующими при ее формировании. Механическое двойникование при криогенной деформации не влияет на температуру начала роста зерна СМК железа. Скорость роста зерна при нагреве после криогенной деформации больше, чем после деформации при 20°С: после отжига при 650°С средний размер зерна отличается на порядок. Динамическая рекристаллизация при 250°С приводит к повышению температуры начала роста зерна, но и к наиболее высокой скорости роста зерна и началу вторичной рекристаллизации. Большая пластическая деформация при всех исследованных температурах позволяет получить в железе размерно однородную СМК структуру, однако механическое двойникование и динамическая рекристаллизация создают структурную неоднородность, что препятствует формированию однородной субмикрозернистой структуры при отжиге. В железе СМК структура с однородным распределением дефектов, полученная при 20°С, обладает наиболее высокой термической стабильностью.

Несоизмеримая магнитная структура, ближний магнитный порядок и тепловые свойства в бинарного интерметаллида Ho7Rh3

А.Ф. Губкин, А.А. Ваулин, А.Ф. Прекул, Т. Цутаока, К.П. Скоков, Н.В. Баранов

С помощью нейтронной дифракции и измерений магнитных свойств, теплоемкости и теплового расширения установлена магнитная фазовая диаграмма бинарного редкоземельного интерметаллида с нецентросимметричной структурой Ho7Rh3. Впервые для соединений группы R7Rh3 получены прямые экспериментальные доказательства существования ближнего магнитного порядка в парамагнитном состоянии в широком интервале температур TN < T < 2TN. Впервые для соединений семейства R7Rh3 показано, что магнитный фазовый переход в несоизмеримую магнитную фазу при температуре Нееля TN = 32 K описывается в рамках концепции одного неприводимого представления Ландау. Впервые проведено полное количественное описание низкотемпературной несоизмеримой магнитной структуры в рамках формализма магнитных суперпространственных групп. Впервые показано, что данные АС-магнитной восприимчивости могут быть источником дополнительной информации об эффектах нарушения симметрии в магнитной подсистеме и упрощать применение формализма магнитных суперпространственных групп к анализу и симметрийному описанию сложных несоизмеримых магнитных фаз. При помощи синхротронной дифракции и измерений теплового расширения показано, что кристаллическая структура Ho7Rh3 остается гексагональной во всем интервале температур выше и ниже температуры Нееля.

Структурные и магнитострикционные свойства нестехиометрических фаз Лавеса TbFe2Mnx

А.М. Барташевич, Е.Г. Герасимов, Н.В. Мушников, А.А. Инишев, П.Б. Терентьев, В.С. Гавико, Д.А. Колодкин, Н.А. Кулеш

С помощью рентгеновской спектроскопии и рентенофлюорисцентного анализа, проведен фазовый и структурный анализ нестехиометрических сплавов TbFe2Mnx (0 ≤ x ≤ 0.25). Установлено, что однофазные сплавы формируются вплоть до концентрации Mn x = 0.25. Нестехиометрические соединения TbFe2Mnx обладают огромным значением спонтанной магнитострикции (до 2550 ppm), что приводит к искажению кубической (Fd-3m) структуры в ромбоэдрическую (R-3m). Допирование марганцем в соединении TbFe2Mn0.25 приводит к значительному увеличению продольной магнитострикции (l|| ~ 2400 ppm в магнитном поле 18 kOe) при температуре жидкого азота, что на ~25% больше, чем в исходном TbFe2. При этом TbFe2Mn0.25 сохраняет гигантское значение магнитострикции при комнатной температуре (l|| ~ 1530 ppm в магнитном поле 18 kOe). Полученные результаты позволяют рассматривать соединения TbFe2Mnx в качестве перспективных материалов для магнитострикционных приложений в широком температурном интервале.

Магнитные наночастицы для мониторинга загрязнения микропластиком поверхностных вод

Ю.А. Бахтеева, И.В. Медведева, М.А. Уймин, М.С. Филинкова, И.В. Бызов, Е.М. Цейтлин

Накопление пластиковых отходов в Мировом океане вызывает растущую общественную озабоченность. Количество микропластика в природных водах в настоящее время неизвестно из-за сложности его количественного определения в воде вследствие низкой концентрации. Нами разработан метод преконцентрации микрочастиц полиэтилена (MPЕ) и полиэтилентерефталата (MPЕT) с последующим определением их содержания с использованием серийного спектрофотометра и матобработкой спектров методом PLS. Для концентрирования микрочастиц MPЕ (20-100 мкм) и MPЕT (10-20 мкм) в воду добавляли композиционные магнитные наночастицы Fe-C-NH2 (10 нм), образующие агрегаты с частицами пластика, и отделяли эти гетероагрегаты от воды магнитной сепарацией. Функционализация поверхности наночастиц аминогруппами–NH2 обеспечивает устойчивое связывание этих частиц с частицами пластика благодаря электростатическому взаимодействию. Установлено, что, при 100-кратном концентрировании можно определить концентрации пластика до 20 мкг/л. Использование математической обработки спектров методом PLS позволяет избежать стадию сепарации магнитных наносемян, что упрощает анализ.

Физические основы и алгоритм определения геометрических параметров поверхностных дефектов в ферромагнитных пластинах по данным рассеяния магнитного потока

А.В. Никитин, Ю.Л. Гобов, А.В. Михайлов, Л.В. Михайлов, В.Н. Костин, Я.Г. Смородинский

Впервые разработана методика [1-3], позволяющая определять форму поверхностных дефектов ферромагнитной пластины по измеренным над поверхностью компонентам магнитного поля. Методика позволяет восстанавливать форму дефектов при измерении компонент магнитного поля вблизи любой поверхности пластины (поверхности с дефектом, либо бездефектной поверхности). На первом этапе использования методики измеренные в воздухе компоненты магнитного поля пересчитываются в металл, на границу металл-воздух на бездефектной поверхности. На втором этапе магнитное поле в металле восстанавливается, с помощью решения уравнений Максвелла для случая магнитостатики, в предположении, что всюду ниже упомянутой границы также находится металл. На третьем этапе для определения формы дефекта по границам поверхностей пластины в металле строятся две силовые магнитные линии. Между ними по определению магнитный поток не выходит. В действительности, величина магнитного потока, выходящего за пределы этих рассчитанных силовых линий (т.е. за пределы ферромагнетика), много меньше величины магнитного потока в металле, поэтому выходом потока даже в зоне дефекта, при использовании методики, можно пренебречь.

Формирование зонного ферромагнетизма для невырожденной зоны в металлах, имеющих ГЦК решетку с гигантской сингулярностью ван Хова

П.А. Игошев, А.А. Катанин, В.Ю. Ирхин

Проанализирован электронный спектр гранецентрированной кубической (ГЦК) решетки в приближении ближайших и следующих за ближайшими соседями. Найдены все варианты для соотношения интегралов переноса, обеспечивающие гигантскую сингулярность ван Хова плотности в электронных состояний. Получено выражение для плотности электронных состояний в виде двукратного интеграла и разработан алгоритм его вычисления, который позволяет определить плотность электронных состояний с высокой точностью, недоступной в рамках стандартного метода тетраэдров, применяемого для первопринципных расчетов. Спектр ГЦК решетки использован в рамках метода функциональной ренормгруппы для исследования фазовой диаграммы модели Хаббарда с невырожденной зоной как модели зонного ферромагнетика. Показано, что при удалении уровня Ферми от уровня сингулярности ван Хова температура Кюри скачком обращается в нуль, что указывает на переход первого рода парамагнетик-ферромагнетик.

Страницы