Настоящая монография является третьим изданием того же названия. Она переработана, включая собственные результаты авторов, в соответствии с современными представлениями о рекристаллизации и сопутствующих ей процессах возврата и полигонизации. Показано, что процессы, протекающие при нагреве металлов и сплавов, содержащих после различных воздействий разного типа структурные несовершенства, являются самыми распространенными. Важнейшей характерной особенностью процессов является их зависимость от большого числа факторов, затрудняющих установление количественных закономерностей. Монография предназначена для работников научно-исследовательских институтов и заводских лабораторий, а также для технологов, занимающихся вопросами физического металловедения, пластической деформации, термической обработки и других видов воздействия, влияющих на структуру и структурно-чувствительные свойства металлов и сплавов. Будет полезна аспирантам и студентам старших курсов.

В учебно-справочном руководстве изложены основы материаловедения машиностроительных материалов: металлов, полимеров, керамики, древесины и композитов на их основе. Приведены сведения о физико-химических процессах формирования структуры материалов при различных видах энергетических воздействий. Для всех типов материалов дан анализ взаимосвязи их структуры и свойств. Рассмотрены технико-экономические аспекты выбора материалов для различных узлов машин и механизмов. В издании впервые изложена ведущая тенденция современного материаловедения: эволюция материалов от обычных к многофункциональным, далее к активным. а затем к "умным", уделено внимание специальным материалам с особыми физическими свойствами (магнитные, высокоомные материалы, сверхпроводники, сплавы с "эффектом памяти" и др.), а также методам инженерии поверхности и высокоэнергетическим технологиям модифицирования поверхностных слоев машиностроительных изделий, высокоскоростной кристаллизации материалов, нанесению покрытий и др. Для студентов машиностроительных и технологических специальностей. Книга будет полезна магистрантам и аспирантам, а также слушателям системы послевузовской подготовки, конструкторам и технологам промышленных предприятий.

Справочник содержит богатый фактический материал по самым различным вопросам пробоотбора, с которыми сталкиваются аналитики в металлургии и других отраслях промышленности. Проблемы пробоотбора и статистической обработки результатов анализов освещены с современных позиций. Даны рекомендации по отбору проб руд, концентратов, твердых и жидких металлов. Рассмотрено оборудование для пробоотбора. Предназначена для инженерно-технических работников, занимающихся анализом материалов в металлургии и других отраслях промышленности.

Очередной том серии справочных изданий "Металлы и сплавы" посвящен разрешению практически важной проблемы улучшения эксплуатационных качеств материалов, таких ка прочность, пластичность, трещиностойкость и др., на основе использования современных физико-аналитических средств и методов контроля структурно-механического состояния материалов на всех стадиях производства, начиная с выплавки металла. Дано краткое изложение концептуальных идей российской научной материаловедческой школы в практической реализации взаимосвязей "химический состав-структура-технология-свойства" на базе достижений фундаментальной науки об определяющей роли многосвязной полимасштабной иерархической соподчиненности ансамблей дефектов кристаллического строения в изменчивости характеристик металлов и сплавов. Приведены справочные данные, необходимые для анализа и классификации неметаллических включений, выявления и анализа структуры металлов и сплавов на макро-, мезо- и микроскопическом масштабных уровных. Издаваемый том предназначен для научных и инженерно-технических работников, специализирующихся в области материаловедения, диагностики разрушения и оценки металлургического качества металла. Книга будет полезна для аспирантов и студентов металлургических, машиностроительных и политехнических вузов.

В издании изложены и обобщены рекомендации по подготовке шлифов для макро- и микроструктурного анализа, рассмотрены основные группы металлических материалов, включая стали на основе системы железо-углерод, стали и сплавы с особыми химическими свойствами, жаропрочные, тугоплавкие металлы и сплавы, даны основные сведения о строении и свойствах сплавов на основе титана, алюминия, меди и цинка. Изложены способы термической обработки сталей и сплавов и влияние различных структурных составляющих на свойства материалов, уделено внимание поверхностному упрочнению металлов и сплавов, и нанесению покрытий с особыми свойствами и их последующей обработке, приведены макро- и микроструктуры сварных соединений. Представлены атласы структур и изломов.

Рассмотрены теоретические основы возникновения аморфной структуры, склонность металлов к образованию аморфной структуры и ее связь со структурой жидких металлов. Подробно описаны существующие методы получения металлов с аморфной структурой. Особое внимание уделено методу закалки жидких металлов, как наиболее перспективному с промышленной точки зрения. Представлены результаты исследования механических, магнитных, электрических, коррозионных и ряда других свойства. На основании результатов калориметрических, электронномикроскопических, рентгеновских и других методов исследования дан анализ термической стабильности металлических стекол и процессов, происходящих при их переходе в кристаллическое состояние. Рассчитана на научных работников и специалистов промышленности, работающих в области металлургии и металловедения.

В справочнике приведены виды и марки материалов, используемых в криогенной технике; рассмотрены их состав, физические и механические свойства, области применения, стоимость. Описаны методики испытаний материалов, применяемых при низких температурах, и конструкции криостатов системы охлаждения для проведения таких испытаний. Справочник предназначен для инженерно-технических работников, связанных с конструированием и эксплуатацией машин, работающих при низких температурах.

В справочнике приведены основы термической обработки металлов и впервые широко освещены современное российское и зарубежное оборудование для термической обработки, организация технологического процесса, контроль качества и техника безопасности. Подробно рассмотрены технологии закалки, нормализации, отжига, отпуска и старения, химико-термическая обработка (цементация, азотирование, металлизация), объемная и объемно-поверхностная закалка, применение токов высокой частоты, газопламенная обработка крупногабаритных деталей. наряду с этим даны свойства всех промышленных сталей и сплавов на основе железа, алюминия, титана, магния, меди, никеля, хрома, молибдена и других металлов. Помимо большого объема табличных справочных данных книга содержит описание конкретных технологий широкой номенклатуры машиностроительных деталей и мероприятий, направленных на получение однородной и неоднородной структуры и свойств, на уменьшение напряжений и на ослабление окисления, выгорания элементов и коробления изделий. Для инженеров-технологов. материаловедов и конструкторов машиностроительного комплекса, а также для студентов и аспирантов, специализирующихся в области современных технологий обработки металлов.

В монографии приведен обзор существующих к настоящему времени математических моделей пластической деформации ГЦК-металлов, сформулированных на основе концепции упрочнения и отдых. В рамках этой концепции сформулированы математические модели одноосной пластической деформации ГЦК-монокристаллов чистых металлов. Приведен обор экспериментальных исследований термического и деформационного упрочнения сплавов со сверхструктурой. Сформулированы математические модели пластической деформации сплавов со сверхструктурой. Предназначена для широкого круга специалистов: научных сотрудников, инженеров, работающих в области материаловедения и физики конденсированных систем (металлов и сплавов), преподавателей, аспирантов и студентов, специализирующихся в области материаловедения.

Систематизированы данные о коррозии сталей, никеля, титана, меди, алюминия и их сплавов. Показана взаимосвязь коррозионных повреждений с микроционной обработкой, а также внешними факторами, оказывающими влияние на коррозию. Даны рекомендации по предотвращению коррозионных повреждений и стандартные методы испытаний. приведены марки коррозионной стойких металлических материалов. Для инженерно-технических работников различных отраслей промышленности, занимающихся эксплуатацией и конструированием деталей и оборудования, подвергающегося коррозионному воздействию различных сред.

Во втором томе справочника рассмотрена металлургия основных (меди, никеля, свинца, цинка, олова) и так называемых малых (кобальта, кадмия, ртути, мышьяка, сурьмы и висмута) тяжелых цветных металлов, приведены объемы их производства и потребления, указаны направления развития данной подотрасли цветной металлургии. Для инженерно-технических работников и специалистов в области цветной металлургии, а также для преподавателей и студентов металлургических, машиностроительных и других технических вузов.

Справочник состоит из трех томов. В первом томе приведены сведения о металлах - их классификация и свойства, о сырье и вспомогательных материалах, о физико-химических основах металлургических процессов, теплоэнергетике производства цветных металлов, оборудовании, обогащении руд, об экологии, химико-аналитическом контроле, рассмотрены вопросы метрологии, стандартизации и сертификации. Для инженерно-технических работников и специалистов в области цветной металлургии, а также преподавателей и студентов металлургических и машиностроительных ВУЗов.

В предлагаемой читателю книге известных авторов: профессора Карал К. Коча (США), доктора физико-математических наук Ильи Овидько (Россия), профессора Судипты Сила (СШЩА) и профессора Стэна Вепрека (ФРГ) на теоретическом и прикладном уровнях излагаются фундаментальные основы нанотехнологических процессов и структурных состояний объемных наноматериалов, нанокомпозитов и покрытий. В книге рассматриваются области применения массивных наноматериалов в несущих конструкциях, анализируется стабильность нанокристаллических микроструктур и описываются методы, используемые для изучения их строения. Исследованы закономерности и особенности изменения механических и функциональных свойств наноматериалов и возможных областях применения. Представляются теоретические модели структур нанокристаллических материалов и обсуждаются механизмы их поведения при различных видах нагружения. Книга, содержащая новейшие сведения о свойствах наноматериалов, проблемах и х освоения и перспективах решения, несомненно, полезна студентам, аспирантам, ученым и инженерам, занимающихся разработкой и использованием наноматериалов в различных областях техники.

В книге впервые систематизированы данные об электронном строении тугоплавких соединений переходных металлов с бором, углеродом, азотом и кремнием, полученные из рентгеновских и рентгенэлектронных спектров и теоретических расчетов зон. С ними сопоставлена электронная структура тугоплавких соединений из легких атомов, фаз внедрения водорода и некоторых окислов. На основе построенных абсолютных энергетических схем электронных уровней и полос в соединениях предельного и переменного состава предложена общая физическая модель их строения, позволяющая объяснить некоторые физические свойства. Рассчитана на инженеров, аспирантов и научных работников, специализирующихся в области физики и химии твердого тела.

В рамках теории функционала электронной плотности на основе первых принципов проведен расчет электронной структуры и магнитных свойств границы раздела (110) между сплавом NiMnSb и GaAs в зависимости от конфигурации контактных атомов. Обнаружено, что две их шести возможных атомных конфигураций границы раздела обладает высокой степенью спиновой поляризации, которая достигает 100% для одной из изученных интерфейсных структур.

Описаны основные методики электронно-микроскопических исследований. Даны практические рекомендации по приготовлению фольг для трансмиссионной электронной микроскопии, интерпретации электродифракции. Приведены электронные микрофотографии структур подповерхностных слоев при трении. Приведены эталонные микроэлектронограммы ГЦК, ОЦК и гексагональных решеток с различными осями зон. Представлены таблицы данных о кристаллических решетках и межплоскостных расстояния различных интерметаллидов, встречающихся в сплавах цветных металлов. Справочник предназначен для научных и инженерно-технических работников, специализирующихся в области физического металловедения, может быть использован аспирантами и студентами вузов.

В рамках теории функционала электронной плотности рассчитаны электронная структура и магнитные свойства границы раздела (110) полуметаллического сплава Гейслера NiMnSb с полупроводниками в зависимости от конфигурации контактных атомов. Показано, что спиновая поляризация существенным образом зависит от атомной конфигурации атомов на контактах. Анализируется природа интерфейсных состояний на рассмотренных контактах. Получена практически 100%-ная спиновая поляризация для конфигурации с никелем и сурьмой, которые в сплаве занимают соответствующие позиции аниона и катиона в полупроводнике. Оценка энергии адгезии на границах раздела показала, что контакты с максимальной спиновой поляризацией имеют также наибольшую энергию адгезии и являются энергетически выгодными и стабильными. работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ (грант № 08-02-92201 ГФЕН_а) и проекта ИФПМ СО РАН 5.2.1.19. Расчеты в проводились на вычислительном кластере СКИФ Cyberia в Томском гос. университете.

Полнопотенциальным методом присоединенных плоских волн мы изучили электронную структуру объемного и дефектного никеля, содержащего границу наклона Sigma5(210) TiNi с границей Sigma5(310). Анализируются рассчитанные спектры характеристических потерь энергии электронами, рентгеновские спектры абсорбции и эмиссии в никеле и никелевых сплавах в зависимости от состава, структуры и дефектности. Полученные электронные спектры эмиссии и абсорбции находятся в хорошем согласии с известными экспериментальными данными.??.

Методом анализа дифракции обратнорассеянных электронов в сочетании с просвечивающей и сканирующей электронной микроскопией, а также рентгеноструктурным анализом проведены комплексные исследования характеристик микроструктуры сплава Ti–6Al–4V Eli, полученного методом равноканального углового прессования. Установлено, что размер элементов зеренно-субзеренной структуры сплава составляет 0.1–0.5 мкм. При этом доля большеугловых границ зерен в спектре разориентировок достигает 90 %.????.

Рассмотрены классические и современные методы цеховых и лабораторных испытаний гальванических покрытий. Показаны особенности применения типового и специального оборудования для анализа структуры и контроля свойств покрытий. Приведены характеристики приборов, режимы испытаний, требования к образцам, а также наиболее востребованные в практике справочные данные. Для инженерно-технических и научных работников, специализирующихся в области материаловедения, получения функциональных покрытий и защиты металлов от коррозии.

Обобщены и систематизированы данные о параметрах, входящих в формулы для расчета кинетики взаимодействия металлов с газами. Приведены сведения о диаграммах состояния двойных систем металлов с водородом, кислородом и азотом, параметры физической и химической адсорбции, коэффициенты диффузии водорода, кислорода и азота в металлах, кинетика наводороживания, окисления и азотирования металлов. Для инженерно-технических работников и специалистов металлургической, химической, машиностроительной, электронной и других отраслей промышленности.

Методом просвечивающей электронной микроскопии проведено исследование особенностей структурных состояний, формирующихся в сплава V-4%Ti-4%Cr в зависимости от режимов его термомеханической обработки с применением метода многократного всестороннего прессования. Показано, что использование этого метода позволяет модифицировать гетерофазную и зеренную (субзеренную) структуру сплава и существенно повысить характеристики его прочности и пластичности.

Представлены результаты электронномикроскопического исследования эволюции микроструктуры субмикрокристаллического сплава Mo-47%Re-0,2%Zr (вес%) после кручения под давлением до больших степеней деформации. Количественно определены параметры зеренной и дефектной структуры и проведено их сопоставление с соответствующими для данных состояний значениями микротвердости. При больших степенях деформации обнаружено формирование двухуровневых структурных состояний. Представлен дисклинационный механизм фрагментации и переориентации кристаллической решетки как основной механизм формирования обнаруженных высокодефектных состояний в условиях подавленной диффузионной и дислокационной активности.

В сборник включены работы по электронным свойствам металлов, физике полупроводников и диэлектриков, металлофизике, содержащие новые результаты теоретических и экспериментальных исследований. Рассмотрены вопросы взаимодействия электронных и ионных пучков с кристаллами, методики получения и исследования кристаллов с применением рентгеновского анализа, электронной микроскопии, методов ЭПР, ЯМР и др. Сборник рассчитан на научных работников и инженеров, занимающихся исследованиями в области физики твердого тела.

Представлены результаты первопринципных расчетов методами теории функционала электронной плотности атомной и электронной структуры Pd с симметричными границами наклона. Обсуждается сорбция водорода на границах зерен и соответствующих свободных поверхностях. Анализируется влияние примесей d-металлов на сорбцию водорода на границах зерен. Установлено, что на поверхности (210) предпочтительной является сегрегация примесей d-металлов на террасах, тогда как на поверхности (310) более энергетически выгодной является сегрегация металлов на ступенях поверхности. Сравнительное исследование влияния водорода на подвижность дефектов к границам наклона и соответствующим им свободным поверхностям показало существенное увеличение сегрегации примесей. В присутствии водорода становится возможной сегрегация примесей как на узлы ступени, так и на террасные узлы поверхностей.

Представлены результаты электронно-микроскопического исследования особенностей микроструктуры сплава V-4Ti-4Cr после интенсивной пластической деформации методом кручения под давлением на наковальнях Бриджмена. С применением методики темнопольного анализа дискретных и непрерывных разориентировок изучены параметры дефектной структуры объема и границ зерен. Проанализированы поля локальных внутренних напряжений и градиенты этих напряжений на субмикронном масштабном уровне. Обсуждаются механизмы формирования субмикрокристаллического структурного состояния.

Линейным методом МТ-орбиталей (ЛМТО) рассчитано изотермическое уравнение состояния В2-фазы никелида титана. В интервале давлений до 8 GPa построена экспериментальная зависимость объемных изменений в сплаве Ti50Ni48Fe2. Наблюдается хорошее согласие экспериментальных и теоретических результатов.

Методами просвечивающей дифракционной электронной и растровой микроскопии и методом рентгеноструктурного анализа проведено исследование структуры деформированного при различных температурах (Т) сплава Ni3Al, легированного B и Hf. Сплав был приготовлен методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Исследования выполнены для степени деформации, соответствующей пределу текучести сплава (s0.2). Выбор температуры деформации определялся видом аномальной зависимости s0,2 = f (Т) исследуемого сплава, а именно: 20 и 5900С (до пика предела текучести), 7600С (вблизи пика предела текучести) и 1000°C (за пиком предела текучести). Изучена зеренная структура. Измерены параметр кристаллической решетки и степень дальнего атомного порядка. Определен фазовый состав сплава. Выявлено влияние легирования бором и гафнием на морфологию структуры сплава. Изучена дефектная структура, измерены плотность дислокаций и внутренние напряжения.

Настоящее издание - второй выпуск книги «Нанотехнологии в электронике», вышедшей несколько лет назад. Каждую из частей книги представляет группа авторов, активно развивающих данное направление в Национальном исследовательском университете «МИЭТ». Коллектив авторов старался осуществить частичную преемственность материала, содержащегося в первом выпуске, однако структура книги существенно изменилась: группировка статей по условным разделам (теоретико-экспериментальные работы, методы исследований, технологии, приборы и устройства) представляется более правильной с точки зрения понимания общего направления работ в МИЭТ. Каждая из работ представляет собой законченный научный труд обзорного или обобщающего характера, либо является частью оригинальных исследований, полученных в последние 3-5 лет. Книга представляет интерес для специалистов, аспирантов и студентов, работающих в области нанотехнологии и смежных областях.

Различными физико-химическими методами, включая дифференциальный термический анализ, термогравиметрию, газовую хромотографию, оптическую и электронную микроскопию, изучено поведение наноразмерного порошка алюминия при смешении с пластифицированным нитроэфирами полимером. Определены перспективные способы предварительной химической обработки, обеспечивающие сохранность свойств порошка при длительном хранении и неизменность его свойств в составах энергетических материалов.

Настоящая книга представляет собой вводный курс физики твердого тела, охватывающий как основные представления теории, так и ее приложения к описанию физических свойств твердых тел и происходящих в них процессов. В книге отражены следующие вопросы: теория кристаллической решетки (включая роль дефектов, тепловые свойства, диффузию), необходимые сведения из атомной физики и квантовой механики и на этой основе - электронная теория твердого тела. Далее изложены применения этой теории к анализу электрических и магнитных свойств диэлектриков, ионных кристаллов, полупроводников и металлов. Книга написана простым и доступным языком с минимальным использованием математического аппарата; авторы умело и на современном уровне объясняют многие сложные и тонкие вопросы, опираясь на наглядные модельные представления. Книга может быть рекомендована в качестве дополнительного учебного пособия студентам университетов и физико-технических вузов, начинающим изучать физику твердого тела или отдельные ее разделы. Она будет полезна молодым специалистам и преподавателям этой дисциплины, а также научным работникам смежных с физикой областей науки, желающим ознакомиться с основными представлениями и методами физики твердого тела.??.

Методами просвечивающей дифракционной электронной микроскопии на фольгах и репликах исследованы дислокационная структура, дефектная структура границ зерен и их параметры в сплаве Ni3Fe с ближним (БП) и дальним (ДП) атомным порядком на разных стадиях пластической деформации. Обнаружено, что атомное упорядочение приводит к уменьшению пластифицирующего эффекта от двойников сигма3, увеличению плотности зернограничных дефектов, ослаблению их аннигиляции в процессе деформации и, соответственно, к увеличению микронапряжений в тройных стыках границ зерен.

В монографии приведены результаты многолетних работ авторов в области физического материаловедения. Основное содержание книги посвящено проблеме повышения сопротивляемости металлов и сплавов в экстремальных условиях. Представлен обширный материал о процессах деформационного упрочения и разрушения сплавов и сталей, эксплуатируемых в условиях низких температур. Изложена эволюция микроструктурных изменений, непосредственно влияющих на прочностные свойства металлов и сплавов. Для специалистов в области материаловедения, студентов технических вузов.

С учетом эффектов деформационного старения в монографии рассматривается актуальные проблемы современной механики материалов: усталостные разрушения и рост усталостных трещин, длительная и коррозионная прочность. Отражены экспериментальные и теоретические исследования автора и достижения в мировой литературе по данной проблеме. Вводится параметр эффективного времени, описывающий взаимосвязанные деформационные и физико-химические процессы. Формулируются уравнения теории пластичности и критерии длительной прочности для среды со старением. Исследованы закономерности циклического упрочнения стареющих сплавов и сформулированы вероятностные критерии усталостного и коррозионного разрушения материалов и сложных инженерных систем. Механическое поведение стареющих полимерных материалов описываются с помощью вязко-упругих моделей, записанных в шкале эффективного времени. Время релаксации рассматривается в качестве характеристики продолжительности старения дается сравнение с результатами опытов по ультрафиолетовому облучению, климатическому и тепловому старению и разрушению полимеров в режимах растяжения и ползучести. Книга предназначена инженерам, научным работникам, а также может быть полезна студентам, аспирантам и преподавателям, интересующимся вопросами старения и длительного разрушения материалов и конструкций.

Предложен новый подход к объяснению автоволновых процессов локализации пластической деформации металлов и сплавов Подход основан на постулате, согласно которому волновому процессу локализованного течения соответствует квазичастица. Определены ее свойства и рассмотрен ряд следствий и количественных оценок, полученных с использованием указанного постулата. Установлены соотношения, непосредственно связывающие процессы, идущие в деформируемой среде на макро- и микроскопическом масштабных уровнях.

Предложен и обсужден автоволновой механизм локализации пластической деформации. Показано, что эффект локализации является общим для всех металлов и сплавов в моно- и поликристаллическом состояниях и проявляется на всех стадиях пластического течения независимо от типа кристаллической решетки и механизма деформации (дислокационное скольжение, двойникование, деформация фазового превращения). Обсуждаются величина и природа таких характеристик автоволн, как длина волны, скорость распространения волн и закон дисперсии. Формулируются основные представления о механизме генерации автоволн в системах, расслаивающихся на информационную и динамическую подсистемы.