Научные результаты

Введите год
Инновационный подход к повышению качества сварных соединений из высокопрочных конструкционных сталей

Т.И. Табатчикова, Н.А. Терещенко, И.Л. Яковлева, А.Н. Морозова, Н.З. Гуднев

Реализован инновационный подход к изготовлению сварных соединений из листового проката высокопрочных конструкционных сталей. Для раскроя заготовок предложена гидроабразивная резка, исключающая локальный разогрев металла. Выявлено, что влияние гидроабразивной струи ограничено приповерхностным слоем материала глубиной до 60 мкм. Установлено, что сварные соединения, выполненные из раскроенных заготовок без дополнительной механической зачистки поверхности реза, обладают высоким уровнем механических свойств до температуры – 40°С включительно. Установлена эффективность использования сварочной проволоки нового класса ПП-УТМ для повышения конструктивной прочности сварных соединений в условиях высокоскоростного ударного воздействия, при котором локальное упрочнение металла шва достигается за счет образования мартенсита деформации. Преимущество такого подхода подтверждено в заводских условиях при производстве крупногабаритных сварных конструкций ответственного назначения.

Лазерный оптоволоконный термооптический метод для характеристики приповерхностных слоев твердых тел: разработка и результаты применения для исследования полупроводниковых материалов

А.А. Старостин, В.В. Шангин, А.Т. Лончаков, А.Н. Котов, С.Б. Бобин

Разработана и апробирована на ряде полупроводниковых материалов семейства AIIBVI (ZnSe, HgSe) и AIIIBV (n-InSb) оригинальная лазерная оптоволоконная установка. В основе ее работы лежит термооптический метод, сочетающий в себе принципы термотражения (отклик на изменение амплитуды отраженной волны) и интерферометра Фабри-Перо (отклик на изменение фазы отраженной волны). Длина волны греющего и зондирующего излучения составляет 1470 и 1530 нм соответственно. Установка действует в микросекундном диапазоне импульсов нагрева и благодаря специальной вакуумной камере может перекрывать широкий (от 4.2 до 300 К) интервал температур. 
Создание многослойных покрытий с учетом структурных особенностей отдельных слоев

А.П. Рубштейн, А.Б. Владимиров, Ю.В. Корх, А.Б. Ринкевич, С.А. Плотников, Ю.С. Поносов, В.А. Завалишин, Е.Г. Волкова

Получены многослойные [Ti1-xCx/а-С]n покрытия с прочной межслоевой адгезией и большим содержанием межфазных границ, обеспечивающих повышенные эксплуатационные характеристики покрытий (твердость, трещиностойкость и износостойкость). Хорошая межслоевая адгезия достигнута подбором фазового состава Ti1-xCx слоя. При осаждении слоев происходит когезионное сцепление между одинаковыми фазами (углеродными) и адгезионное сцепление между разными фазами (углеродной и карбидом титана). Межфазные границы, объемная доля которых зависит от массовой доли углерода в Ti1-xCx, тормозят движение и генерацию дислокаций, препятствуя зарождению, ветвлению и распространению трещин, разрушающих покрытие. Покрытия апробированы на металлообрабатывающем инструменте отечественного производства. Результат не уступает лучшим мировым образцам.

Необычная структура квантового эффекта Холла в двойной квантовой яме HgTe/CdHgTe

М.В. Якунин, С.М. Подгорных, М.Р. Попов, В.Н. Неверов, С.С. Криштопенко, B. Jouault, W. Desrat, F. Teppe, Н.Н. Михайлов, С.А. Дворецкий

Обнаружена необычная структура квантового эффекта Холла (КЭХ) в двойной квантовой яме со слоями HgTe критической толщины и туннельнопрозрачным барьером, с проводимостью p-типа. Найденный КЭХ представляет собой возвратную функцию магнитного поля, когда фаза с фактором заполнения i = 1 находится между двумя фазами i = 2 и с ростом поля появляется вновь. При этом часть структуры КЭХ в относительно слабых полях показывает концентрацию дырок в несколько раз меньше, чем это следует из структуры КЭХ в сильных полях; структура в сильных полях реагирует на приложение напряжения затвора или ИК освещение, тогда как структура в слабых полях почти не реагирует; в структуре в сильных полях наблюдается аномально широкое плато i = 2. Показано, что найденные особенности могут быть объяснены без привлечения краевых состояний и коллективных эффектов при правильном учете электронного или дырочного вклада в проводимость от носителей на аномальных уровнях Ландау, а также с учетом боковых максимумов валентной подзоны, которые выполняют роль резервуара, замораживающего часть дырок в слабых полях, но в сильных полях все дырки из него высвобождаются.
Взаимодействие изолированных скирмионов в наноструктурированных кубических киральных магнетиках

Haifeng Du, Xuebing Zhao, F.N. Rybakov, А.Б. Борисов, Shasha Wang, Jin Tang, Chiming Jin, Chao Wang, Wensheng Wei, N.S. Kiselev, Stefan Blügel, Yuheng Zhang, Renchao Che, Mingliang Tian

Впервые теоретически и экспериментально показано, что взаимодействие между (скирмионами (вихрями) в магнитных системах без центра инверсии имеет не только отталкивающий характер (как предполагалось ранее), но и притягивающий характер. На основе теоретических расчетов получены первые экспериментальные доказательства для взаимодействия типа Леннарда-Джонса (характерного для взаимодействия атомов в твердых телах) между отдельными вихрями, выявленные прямым наблюдением обратимой эволюции равновесного межскирмионного расстояния под действием поля. Открытый механизм притягивающего взаимодействия для магнитных вихрей полностью отличается от взаимодействия вихрей в других системах, таких как, двумерные магнетики или сверхпроводники. Эти результаты имеют важное значение для возможных технологических приложений в «race-track» памяти, где предполагается использовать запись информации на скирмионах.
Получение, структура, прочностные и электрические свойства бинарных и тройных композитных проводников с большим количеством Mg-волокон в медной или алюминиевой матрице

А.Ю. Волков, А.А. Калонов, И.Г. Бродова, А.В. Глухов, Е.Г. Волкова, Д.А. Комкова, Е.И. Патраков, В.А. Завалишин

Методом гидроэкструзии при комнатной температуре получены бинарные Cu/Mg- и Al/Mg-композиты с большим количеством тонких Mg-волокон, а также тройные Al/Cu/Mg-композиты с разной последовательностью слоев. Выявлено деформационно-индуцированное формирование на Cu/Mg-интерфейсах неравновесных пересыщенных твердых растворов магния в меди, а также интерметаллидов, что приводит к аномально высоким прочностным свойствам полученных композитов. Электрические свойства композитов обеспечиваются медной матрицей и поэтому сопоставимы с чистой медью. Результаты работы могут быть использованы для создания высокопрочных проводников электрического тока, а также в медицине – для получения ультратонких Mg-нитей, востребованных в хирургии в качестве биорастворимого шовного материала.

Разработка высокопрочных и пластичных эвтектоидных сплавов на основе Cu–Al–Ni с эффектами памяти формы

В.Г. Пушин, Н.Н. Куранова, А.Э. Свирид, В.В. Макаров, Н.В. Николаева, А.В. Пушин, А.Н. Уксусников, С.В. Афанасьев, А.В. Королев, В.В. Марченков, В.П. Пилюгин

Впервые в мире получены высокопрочные и пластичные мелкозернистые сплавы на медной основе с термоупругими мартенситными превращениями и обусловленными ими эффектами памяти формы (ЭПФ) и разработаны новые способы их создания для широкого применения. При этом ключевым императивом является мелкозернистость сплавов, обеспечивающая их повышенную пластичность наряду с реализацией обратимых ЭПФ, прочностью и термостабильностью структуры и физико-механических свойств. Экспериментально данный вывод установлен для различных схем механического нагружения в разных структурных состояниях сплавов (аустенитном или мартенситном). Доказано, что наличие мелко- (размером менее 150 – 200 мкм) и ультрамелкозернистой (размером в единицы микрон и менее) структуры практически исключает развитие катастрофической зернограничной хрупкости, предотвращая негативное влияние большой упругой анизотропии и возможного проэвтектоидного и эвтектоидного распада, ответственных за хрупкость обычных крупнозернистых медных сплавов. Разработаны способы радикального измельчения зеренной структуры сплавов, основанные на легировании и применении высокотемпературной термомеханической обработки с последующей закалкой, мегапластической деформации сдвигом или осадкой.

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.

Страницы