Методами металлографии, рентгеноструктурного и микрорентгеноспектрального анализа исследованы индуцированные стационарной вакуумной дугой структурные превращения в поверхностном слое Al-Ti катодов, изготовленных по разным технологиям (литье, спекание и горячее прессование порошковых смесей).

Представлены результаты количественных расчетов глубины проникновения и содержания азота в поверхностном слое металлокерамического сплава Tic-(Ni-Cr) за время одиночного импульса электронно-пучкового облучения поверхности металлокерамического сплава в камере с азотсодержащей атмосферой и экспериментального исследования влияния азота на микроструктуру и микротвердость поверхности металлокерамического сплава при импульсном электронно-пучковом облучении.

The paper studies the mechanical properties and configuration of plastic zones in notched high-strength structural steel under tension. Quantitative analysis of the plastic zones is made by constructing strain intensity distribution patterns with the use of the television-optical measuring complex TOMSC. Fracture associated with plastic flow is analyzed by comparing fractographs and distributions of strain characteristics. It is found that the fracture originates in a region with maximum strain intensity. It is shown that the mechanisms of plastic flow in high-strength steel specimens with P <1.58 and P > 4.65, where P is the index of initial stress stiffness, differ considerably. It is demonstrated that the high-strength steel specimens are fractured by quasibrittle mechanisms; however, ductile micromechanisms through pore nucleation and growth remain operative at all stages of fracture.

Рассмотрены основные закономерности макроскопической локализации пластической деформации при растяжении металлов и сплавов. Показано, что эффект макролокализации 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). Установлен волновой характер локализации деформации. Обсуждаются такие характеристики волн локализованной деформации, как скорость распространения, длина волны и дисперсия.

Исследована зависимость длины волны локализации пластической деформации на параболической стадии деформационного упрочнения от размера зерна в поликристаллическом алюминии. Определен характер такой зависимости. Изучено влияние размера зерна на характер кривой пластического течения.

Экспериментально исследована эволюция параметра атомного дальнего порядка S и температуры начала мартенситного превращения (МП) из В2-фазы в моноклинный мартенсит В19 (Мн) в монофазных двойных сплавах на основе TiNi (50-52 ат.% Ni). На основе этих данных построен полином Мн (X,S), связывающий Мн, состав В2-фазы (Х) и параметр S. Проанализирован прогнозируемый полином Мн (X,S), характер изменения Мн при протекании различных физических процессов: разупорядочения при неизменном составе В2-фазы, концентрационные зависимости Мн при постоянном S и различные варианты возможных воздействий на В2-фазу. в результате которых изменения S и Х реализуются одновременно, но синхронизированы различного типа зависимостями S(X). Определена область значений Х и S. Вклад от изменений S в общее изменение Мн (Х,S). когда Х и S меняются одновременно, быстрое уменьшается при увеличении Х от 0,5 в сплавах с 50,0-50,5 ат.% N до 0,18 при Х=53 ат.%Ni. Полученные при анализе Мн (X,S) следствия сопоставлены с немногочисленными результатами качественных наблюдений, в которых фиксировали разупорядочение TiNi.

Исследован эффект модифицирования структуры высокохромистого белого чугуна добавкой дисперсного порошкового карбида титана при спекании и электронно-лучевой наплавке. Наиболее сильное измельчение структуры, сопровождаемое ростом твердости, наблюдается для чугуна доэвтектического состава. Наибольшую твердость имеют спеченные композиты карбид титана - высокохромистый чугун. Относительно меньшая твердость наплавленных композиционных покрытий аналогичного состава объясняется вакуумной очисткой наплавочной ванны от примесей внедрения.

Исследовано влияние режимов микродугового оксидирования (времени процесса, длительности импульса тока, анодного напряжения) и состава электролита на величину пористости анодно-оксидных покрытий, полученных на сплавах алюминия Д-16АТ и титана ВТ1-00. Установлено, что, варьируя величиной анодного напряжения, длительностью импульса тока, временем процесса и составом электролите, можно получать покрытия с различной пористостью, большими или малыми порами, в зависимости от необходимых физико-механических свойств покрытия. Определены оптимальные режимы формирования качественных функциональных керамических покрытий.

В настоящем сборнике освещаются вопросы оценки прочности металлических материалов, машин и сварных конструкций при низких температура. Показано влияние ряда факторов на сопротивляемость материалов хрупкому разрушению. Рассмотрены вопросы термомеханической обработки металлов и вопросы влияния пластических деформаций на склонность металлов и сплавов к хрупкому разрушению. Сборник предназначен для инженерно-технических и научных работников, занимающихся проблемой хрупкого разрушения материалов и конструкций.

В продолжение исследований высокотемпературных сплавов с ЭПФ Ti50-xNi50Zrx (разрез TiNi-ZrNi на тройной диаграмме Ti-Ni-Zr) в настоящей работе изучены сплавы Ti50-xNi50Zrx (разрез TiNi-TiZr, х=1, 4, 6, 10 ат. % Zr). Обнаружено, что максимальная растворимость Zr в В2-фазе вдоль разреза TiNi-TiZr достигает 6 ат.%. Сплавы с содержанием Zr менее 6 ат.% характеризуются практически однофазной высокотемпературной В2-струтурой. Сплавы с содержанием Zr от 6 аот. % и выше содержат кроме основных В2- и В19'-фаз до 40 об. % вторичных фаз, что оказывает существенное влияние как на характер протекания МП, так и на физические свойства сплавов. Так, с увеличением концентрации Zr уменьшается полнота МП, понижаются температуры МП, увеличивается до 70 град гистерезис МП. С практической точки зрения, ценными являются обнаруженные в настоящей работе факты: а) уменьшение фазового наклепа в высоколегированных цирконием сплавах, означающего, что эти сплавы обладают более высокой циклостойкостью, по сравнению с низколегированными; б) наличие в них широкого гистерезиса.

Пластическая деформация рассматривается как неравновесное структурное превращение, характеризуемое параметрами порядка. Параметры порядка определяют пластическую часть тензора деформации. Получены нелинейные кинетические уравнения реакционно-диффузионного типа для их определения с коэффициентами, зависящими от температуры и напряжений. Проведен расчет указанных коэффициентов в случае, когда пластическая деформация описывается одним параметром порядка.

Деформируемый материал рассматривается как диссипативная бистабильная среда, описываемая нелинейным уравнением реакционно-диффузионного типа для параметра порядка. Коэффициенты указанного уравнения зависят от температуры и напряжений. Показано, что на стадии легкого скольжения пластическая деформация осуществляется путем распространения волны переключения. Проанализировано влияние температуры на критическое напряжение сдвига и протяженность стадии легкого скольжения при квазистатическом нагружении.

Исследована эволюция локальных деформаций при растяжении монокристаллов высокомарганцовистого аустенита с углеродом. Показано, что типы упорядоченных картин локализации находятся в тесной связи со стадиями деформационной кривой. Полученные резулттаты сравниваются с аналогичными данными исследований полей деформации монокристаллов хромо-никелевого аустенита с азотом. Установлена зависимость скорости самосогласованного движения очагов неоднородностей пластической деформации при растяжении монокристаллов Fe от коэффициента деформационного упрочнения и механизма деформации.

По результатам дислокационного анализа на субструктурном уровне предложна новая физическая трактовка процесса резания материалов как их управляемого разрушения с предшествующей пластической деформацией. С единых физических позиций рассмотрены основные вопросы теории резания: реакция обрабатываемого и инструментального материалов, формирование свойств поверхностного слоя детали, обрабатываемость резанием. методы интенсификации. а также детерминированной и стохастической оптимизации. Содержится много примеров практической реализации теоретических положений и разработанных методик оптимизации обработки резанием деталей из труднообрабатываемых материалов. Для инженерно-технических и научных работников, специалистов промышленности, полезна преподавателям, аспирантам и студентам втузов.

Приведены результаты исследования влияния высокоинтенсивной ионной имплантации азота на усталостные свойства титана в крупнозернистом и ультрамелкозернистом (УМЗ) состояниях. Показано, что ионно-лучевая обработка крупнозернистого титана интенсивными потоками азота существенно (примерно в 20 раз) увеличивает число циклов до разрушения. Ионная имплантация УМЗ титана эффективна при температурах ниже порога термостабильности его структуры и свойств. Для УМЗ титана ионно-лучевая обработка про 350 гр.С. увеличивает циклическую долговечность в 2,5 раза.

Исследованы объемные изменения при спекании порошковых смесей Ti-Cu в концентрационном интервале 0-12 ат.% Cu. Установлен экстремальный характер концентрационной зависимости усадки прессовок. Методами металлографии, рентгеноструктурного и микрорентгеноспектрального анализов изучены фазовый состав, микроструктура спеченных материалов и элементный состав структурных составляющих. Обсуждена роль процессов, ответственных за формирование структуры при спекании, а также рассмотрено влияние на эти процессы дисперсности порошков, однородности распределения меди в порошковой смеси и длительности изотермической выдержки при спекании.

Методом рентгеноструктурного анализа (РСА) исследованы структурно-фазовые состояния в поверхностных слоях никелида титана с покрытиями из молибдена, полученными методом магнетронного осаждения, а также особенности тонкой атомно-кристаллической структуры материалов покрытия, переходных слоев и прилежащих к ним слоев никелида титана. Выявлено, что композиционные слои, которые возникают в результате осаждения покрытия из молибдена, можно описать в виде градиентной субмикрокристаллической структуры из фаз с ОЦК-кристаллической решеткой. Переход от одного слоя к другому, нижележащему слою, сопровождается изменением параметра решетки той фазы, которая является его основой, что обеспечивает сопряжение структур и сплошность композиций "покрытие/основа из TiNi".

Справочник, включающий все известные к настоящему времени диаграммы, издается впервые. В нем обобщены литературные, а также собственных данные авторов о строении многокомпонентных систем на основе легких металлов, В справочнике также приведены сведения об основных типах взаимодействия в двойных системах и свойства металлических соединений. В приложении приводятся составы и свойства наиболее часто употребляемых сплавов, а также данные о реактивах для выявления микроструктуры алюминиевых и магниевых сплавов и образующихся в них металлических фаз. Справочник предназначен для широкого круга научных и инженерно-технических работников, занятых физико-химическими исследованиями в области легких сплавов, а также разработкой новых сплавов, технологии литья, термической обработки и пластической деформации. Может быть полезен для преподавателей, аспирантов и студентов высших учебных заведений, специализирующихся в области физико-химического анализа, физики и химии металлических сплавов, металловедов и металлургов, работающих в области цветных металлов и сплавов.

Анализируются концентрационные профили ионов алюминия в поликристаллическом титане, имплантированного полиэнергетическим пучком вакуумно-дугового источника через осаждаемую на поверхность мишени газо-металлическую пленку.

Представлены исследования по изучению химического и фазового состава, структуры и механических свойств поверхностных слоев титана, модифицированных в условиях имплантации ионами алюминия. Использованы образцы титана с различным размером зерна (от нанокристаллического до поликристаллического состояния). Было установлено, что ионная имплантация в высокой интенсивности режим позволяет образования мелкодисперсных (размер зерна менее 100 нм) интерметаллических фаз Ti3Al и TiAl оксиды и карбиды титана, а также твердый раствор алюминия в титане с переменным по глубине составом. Установлено, что в поликристаллическом титане (ср. размер зерна 17 и 38 мкм) после имплантации ионами алюминия вторичные фазы Ti3Al, TiAl, TiO2, TiC образуется в объеме зерен титановой матрицы. показано, что наноструктурные частицы TiO2 фазы расположены преимущественно на дислокациях в объеме зерна титановой матрицы. Показано, что в мелкозернистом титане Ti3Al фаза преимущественно формируется в имплантированном слое вдоль границы титанового зерна. Установлено, что TiAl3 фаза наблюдается только в титане в субмикро- (ср. размер зерна 0,3 мкм) и микроструктурном (ср. размер зерна 1,5 мкм) состояниях. Показано, что улучшение механических свойств титана связано с образованием градиентной структуры ионно-легированного поверхностных слоев.

Исследовано электрохимическое и коррозионное поведение крупнозернистого (КЗ) (средний размер зерна 15 мкм) и субмикрокристаллического (СМК) титана (двух типов со средними размерами элементов зеренно-субзеренной структуры 0,15 и 0,46 мкм) в 1-5 М растворах H2SO4. Показаны существенные отличия в соотношении скоростей анодного и катодного процессов, а также значений потенциалов перехода титана в пассивное состояние в зависимости от его структуры и состава оксидного слоя. Показано влияние структуры Ti на степень его наводороживания и тип коррозионного разрушения образцов в H2SO4. Предложено объяснение различий поведения Ti в растворах, учитывающее повышение содержания растворенного в металле кислорода за счет увеличения диффузионной проницаемости пластически деформированного титана.

Изложены результаты исследований и теоретических разработок в области нанесения и использования защитных плазменных покрытий. рассмотрены механизм сцепления порошкового покрытия с подложкой, кинетика окисления напыляемых материалов. Изучено влияние абразивного износа на структуру и свойства плазменных покрытий. Дана оценка структуры порошковых покрытий и их исследований с помощью метода термодифференциального анализа. Описана возможность сварки биметалла титан-сталь с применением плазменных покрытий в качестве разделительного слоя. Книга рассчитана на научных и инженерно-технических работников, занимающихся разработкой, изучением износостойких плазменных покрытий и вопросами, связанными с порошковой металлургией.

Методами потенциодинамической поляризации, импедансной спектроскопии и анализа кривых травления исследовано электрохимическое поведение крупнокристаллического и наноструктурированного титана в различных средах. Установлено, что в растворе Рингера-Локка при 37 гр.С скорость растворения наноструктурированного титана увеличивается по сравнению с крупнокристаллическим, что обусловлено более дефектной структурой слоя естественного оксида на поверхности наноструктурированного титана и меньшим поляризационным сопротивлением. Показано, при травлении в смеси плавиковой и серной кислот для наноструктурированного титана преимущественно наблюдается механизм локального разрушения, а для крупнокристаллического - общего равномерного стравливания, что существенно проявляется в интервале 40-75 гр.С.

Исследовано структурно-фазовое состояние поверхностного слоя медной подложки, обработанного ионами титана. Методом рентгеноструктурного анализа установлено, что после обработки в поверхностном слое образуются интерметаллиды системы Cu—Ti. Методом растровой электронной микроскопии установлено, что в поверхностном слое формируется сетчатая микропористая структура с характерным поперечным размером горизонтальных и вертикальных элементов приблизительно 1—2 мкм.

Методом просвечивающей дифракционной электронной микроскопии проведены исследования микроструктуры и фазового состава титанового става ВТ1-0, имплантированного ионами алюминия. Исследования выполнены на зернах двух типов; 1) крупные зерна (dcp = 1.4 мкм) и 2) мелкие зерна (dcp = 0.5 мкм). Рассчитана величина упрочнения для разного типа зерен по глубине ионно-легированного слоя.

С помощью ЯМР Н-спектроскопии выявлены закономерности реакции циклопентадиена с винилтриэтоксисиланом в условиях реакции Дильса-Альдера. Установлено, что при температуре 20 С превалирующей является реакция димеризации циклопентадиена, которая ускоряется под действием каталитических количеств тетрахлорида титана.

Методом псевдопотенциала с обобщенным градиентным приближением для обменно-корреляционного функционала проведено изучение сорбции кислорода в сплаве гамма-TiAl и на поверхностях (001), (100) и (110) с низкими индексами. Определены наиболее предпочтительные позиции для сорбции кислорода в объеме и на поверхности сплава. Показано, что октаэдрическая позиция, обогащенная титаном, наиболее предпочтительна для сорбции кислорода в объемном материале. Изучено влияние концентрации кислорода на атомную и электронную структуры стехиометрической поверхности (100) сплава TiAl. Показано, что на первом этапе окисления кислород предпочитает формировать связи с титаном. Рассчитаны Энергетические барьеры диффузии кислорода на стехиометрической поверхности (100) и в объем материала. Показано, что значения барьеров существенно зависят от локального окружения кислорода и возрастают при диффузии из обогащенных титаном позиций. Наиболее возможным механизмом диффузии кислорода с поверхности (100) в глубь материала является его миграция по тетраэдрическим позициям.

Проведены структурные исследования и испытания на изгиб порошковых композитов, полученных горячим уплотнением механических смесей из элементарных порошков алюминия, титана и кремния. Определены режимы термосиловой обработки, при которых сохраняется исходный фазовый состав механической смеси и достигаются максимальная прочность и пластичность композитов. Определено, что прочность и пластичность композитов определяются алюминиевой матрицей, формирующейся при сваривании смежных порошковых частиц.

Приведены результаты измерения трещиностойкости титанового сплава ВТ6 после измельчения крупнокристаллической (КК) структуры до ультрамелкозернистого (УМЗ) состояния с использованием метода всесторонней ковки. Определена удельная энергия разрушения гамма с, которую рассчитали согласно новой методике, до малоразмерных образцов с шевронным надрезом. Показано, что интенсивная пластическая деформация существенно уменьшает гамма с при комнатной температуре. Структура поверхностей разрушения УМЗ-сплава ВТ6 содержит локальные зоны сильно деформированного материала с высокой концентрацией пор. Подобная структура не может быть организована с помощью лишь кристаллографических сдвигов по плоскостям плотной упаковки решётки. Это свидетельствует о существенной роли поворотных мод деформации в иерархии различных масштабных уровней при зарождении и формировании трещины.

Методом проекционных присоединенных волн (PAW) в рамках теории функционала электронной плотности (DFT) изучена энергетика связи водорода с металлами IVB группы, а также взаимодействие водорода с примесями Зd-переходных и простых металлов (Al, Ga, Si, Ge). Установлено, что растворимость водорода в Ti, Zr и Hf увеличивается при их легировании металлами середины Зd-периода. Анализируется взаимосвязь между энергией взаимодействия водорода с примесью, искажениями решетки и электронной структурой исследуемых систем. Показано, что примеси не влияют на предпочтительность позиций сорбции водорода в титане, но могут изменять ее в цирконии и гафнии. Анализируется влияние примеси и водорода на электронную структуру металлов. Полученные результаты показали, что в изученных металлах взаимодействие водорода с примесями переходных и простых металлов определяются разными механизмами: притяжение водорода примесями переходных металлов обусловлено размерным эффектом, тогда как отталкивание водорода простыми металлами может быть связано с электронными факторами.

Исследованы элементный состав, зеренная структура, параметры твердого раствора и фазовый состав поверхностных слоев технического титана, подвергнутого обработке электронными пучками с разной плотностью энергии. Обнаружено, что в поверхностном слое образуется пластинчатая структура, поперечный размер пластин которой увеличивается с увеличением плотности энергии пучка. Под модифицированным слоем образуется субзеренная структура и деформационные двойники. Микроискажения кристаллической решетки возрастают на порядок по сравнению с внутренними слоями.

Проведены исследования влияния водородного охрупчивания алюминиевого сплава системы Аl— 4%Cu—0,2%Mg на параметры локализации пластической деформации. Картины локальных деформаций для сплава Д1 регистрировали методом цифровой спекл-фотографии. Получены зависимости изменения скорости распространения полос локализованной деформации от напряжения течения для ненаводороженных и наводороженных образцов.

Методом просвечивающей дифракционной электронной микроскопии проведено исследование изменений фазового состава, возникающих в стали 34X1М при электролитно-плазменной нитроцементации. Установлено, что нитроцементация приводит к существенным изменениям в структуре стали, а именно к изменению фазового состава и списка присутствующих фаз, а также их морфологии.

На основе стеклобоя, глины и органических добавок разработан гранулированный теплоизоляционный стеклокристаллический материал и технология его получения. Проведены исследования влияния основных физических характеристик компонентов шихты на процесс порообразования. По результатам исследований установлены основные параметры, влияющие на устойчивость процесса вспучивания стекломассы. Рациональный состав шихты, теплотехнический и газовый режимы синтеза, подобраны таким образом, что парциальное давление газов ниже силы поверхностного натяжения расплава. Это способствует образованию гранул с мелкими закрытыми порами и с остеклованной поверхностью. Установлены закономерности влияния состава и температуры обжига на свойства гранул. Получен гранулированный теплоизоляционный материал с насыпной плотностью равной 200 - 290 кг/м3, прочностью на сжатие гранул — 0,82 - 2,5 МПа, коэффициентом теплопроводности — 0,067 - 0,087 Вт/(м*°С), водопоглощением — 2,6 - 3,2 масс. %. Исследована зависимость коэффициента теплопроводности и механической прочности гранул от насыпной плотности.

Исследованы особенности наноструктурирования поверхности образцов при трении в условиях сдвиговой неустойчивости подповерхностных слоев материала в результате сильной локализации деформации. Показано, что существуют три стадии локализации деформации в подповерхностных слоях. Изучена структура зоны локализации и показано, что деформация сосредоточена в полосах деформации. Формирование нанокристаллической структуры на поверхности в результате сдвиговой неустойчивости рассматривается аналогично формированию полосы локализованного сдвига. Образование нанокристаллической структуры может являться причиной перехода от нормального к адгезионному типу изнашивания в отсутствие механизмов структурной приспосабливаемости.