Научные результаты

Введите год
Формирование структурных фрагментов в твердых растворах замещения дихалькогенидов переходных металлов

А.С. Шкварин, А.И. Меренцов, М.С. Постников, Ю.М. Ярмошенко, Е.Г. Шкварина, Е.А. Суслов, А.Ю. Кузнецова, А.Н. Титов

Дихалькогениды переходных металлов – широкий класс материалов с различными физическими свойствами. Впервые обнаружено, что при замещении по подрешёткам как переходного металла, так и халькогена, формируются наномасштабные неоднородности. При этом материал сохраняет все признаки микроскопически однородного вещества. Выполнено систематическое исследование формирования неоднородностей при неизовалентном замещении по подрешётке переходного металла и при изовалентном замещении по подрешётке халькогена. Изучены кристаллическая и электронная структура. Показано, что такого рода материалы можно рассматривать как твёрдый коллоидный раствор.

Магнитные наноструктуры спинтроники с рекордными функциональными характеристиками

М.А. Миляев, Л.И. Наумова, В.В. Проглядо, Н.П. Глазунов, В.В. Устинов

Разработана магнетронная технология синтеза магнитных наноструктур с эффектом гигантского магнитосопротивления (ГМС), имеющих рекордные функциональные характеристики. Уникальные свойства полученных наноструктур обусловлены выбором оптимальной композиции и использованием в них оригинальных магнитных и немагнитных сплавов. Разработаны обменно-связанные металлические сверхрешетки CoFeNi/CuIn, которые по величине магнитосопротивления, минимальности гистерезиса и высокой линейности по магнитному полю превышают зарубежные аналоги и являются лучшими в своем классе магниточувствительных наноматериалов. Сверхрешетки устойчивы к воздействию высоких температур вплоть до Т=300°С и могут выступать в качестве исходных магниточувствительных сред для создания магнитных сенсоров. Оптимизированные для конкретных задач наноструктуры, нанесенные на кремниевые пластины, в настоящее время используются на предприятии радиоэлектронной промышленности для создания инновационных изделий магнитоэлектроники и спинтроники.

Двойные карбиды хрома и алюминия, легированные кремнием. Влияние условий осаждения на их свойства

А.П. Рубштейн, А.Б. Владимиров, Е.А. Кравцов С.А. Плотников

Получены и исследованы CrAlSiC покрытия, осажденные в различных условиях генерации углеродной плазмы: распыление графита (CrAlSiC(I)) или деструкция ацетилена (CrAlSiC(II)). Для генерации ионов Cr, Al и Si использован катодно-дуговой источник с CrAlSi катодом.  Независимо от способа генерации плазмы в покрытиях формируется непрерывный углеродный кластер (матрица) и образуется химическая связь между кремнием и алюминием. Аморфная матрица CrAlSiC(I) содержит включения SiC (10-30 нм) и пронизана сетью дендритоподобных структур алюминия. Структура CrAlSiC(II) однородна, не содержит дендритоподобных образований, а включения имеют размер 7-8 нм. Структурные особенности влияют на свойства покрытий. Механическое несоответствие и слабая связь между дендритами и матрицей в CrAlSiC(I) приводят к образованию трещин и микроканалов, снижающих коррозионную стойкость. В то же время, нанокристаллы карбида кремния снижают коэффициент трения (0.05) и повышают износостойкость. Однородная структура и наличие оксидных пленок обеспечивают высокую коррозионную стойкость CrAlSiC(II). По механическим характеристикам это покрытие уступает CrAlSiC(I).

Усиление микроволнового гигантского магниторезистивного эффекта при отражении электромагнитных волн от сверхрешеток

Д.В. Перов, А.Б. Ринкевич, Е.А. Кузнецов, О.В. Немытова, М.А. Миляев, В.В. Устинов

С использованием экспериментальных методов электродинамики пространственно-ограниченных структур получены частотные и полевые зависимости коэффициентов отражения и прохождения в системе плоскопараллельных слоев типа металлическая сверхрешетка – диэлектрическая подложка. Установлено, что для сверхрешеток состава (CoFe)/Cu наблюдается невзаимность следующего вида. Микроволновой гигантский магниторезистивный эффект (mGMR) при отражении волн значительно увеличивается, если волна падает сначала на диэлектрическую подложку, по сравнению со случаем падения волны непосредственно на металлическую сверхрешетку. Анализ теоретической модели волновых процессов в рассматриваемой системе позволяет сделать вывод о том, что увеличение эффекта mGMR обусловлено выполнением условия четвертьволнового резонанса для немагнитной подложки. Показано также, что невзаимность не наблюдается при прохождении волн через рассматриваемую систему слоев. Усиление микроволнового гигантского магниторезистивного эффекта при отражении может быть использовано в сенсорах и высокочастотных устройствах.

Термодинамическое моделирование процесса кристаллизации титансодержащих сталей с учётом возможности протекания перитектической реакции и образования вторых фаз

И.И. Горбачёв, В.В. Попов, Е.И. Корзунова

Предложен алгоритм для прогнозирования фазового состава титансодержащих сталей в процессе и после затвердевания. Метод моделирования основан на термодинамических расчётах и предусматривает сценарии кристаллизации через образование феррита, аустенита, а также протекание перитектической реакции. В алгоритме учитывается возможность выделения в процессе кристаллизации из жидкой фазы TiN, TiS, MnS и TiC0.5S0.5. В программной реализации алгоритма заложено два варианта поведения феррита при кристаллизации: с “замороженной” и быстрой диффузией элементов в металлической подрешётке данной фазы. На рис. 1 в качестве примера показаны зависимости изменения долей фаз от температуры для сплава с 0.25 C, 0.009 N, 0.04 Si, 0.01 S, 0.05 Ti, 0.015 Cr и 1.5 Mn (всё в масс. %).

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.

Страницы