Монография посвящена исследованию электрических и эмиссионных свойств чистых металлов и двойных сплавов в зависимости от физико-химического взаимодействия компонентов, температуры, давления и структурных дефектов. Рассмотрена анизотропия электросопротивления, работы выхода и коэффициента вторичной электронной эмиссии монокристаллов и сплавов. Приведены корреляции эмиссионных свойств с другими физическими свойствами и расчет электросопротивления сплавов. Рассмотрены вопросы создания новых сплавов с заданными электрическими и эмиссионными свойствами. Монография предназначена для металлургов, металловедов, физико-химиков, специалистов в области электроники и приборостроения, на также может быть использована в качестве учебного пособия преподавателями и студентами технических вузов.

Изложены методы рентгенографического анализа, используемые для исследования твердых сплавов, результаты исследований структурных изменений исходных продуктов, полуфабрикатов и спеченных сплавов на разных стадиях технологического процесса. Систематизированы данные по вопросам влияния на структуру и свойства сплавов технологических факторов: структуры исходных компонентов, температур, восстановления и карбидизации, продолжительности и способа размола и т. д. Приведены конкретные методики рентгенографического анализа. книга предназначена для рабочих и лаборантов, занимающихся технологией изготовления исследованиями твердых сплавов.

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.

В монографии изложены представления о механизмах деформации и разрушения порошковых твердых сплавов вольфрамовой группы. Рассмотрены их механические характеристики в качестве критериев оценки качества и долговечности твердосплавных изделий в условиях эксплуатации. Широко представлены результаты исследований закономерностей усталостного разрушения твердых сплавов при ударном и гармоническом нагружениях и поведения в условиях сложно-напряженного состояния. Даны рекомендации по оценке прочности и долговечности с учетом ряда технологических факторов, таких, как исходная структура твердых сплавов, геометрические размеры образцов или изделий, состояние поверхностного слоя и др. Показана возможность увеличения прочностных характеристик порошковых твердых сплавов объемным и поверхностны упрочнением и определены области эффективного его применения. Для научных и инженерно-технических работников, создающих новые инструментальные материалы, занимающихся разработкой, изготовлением и применением твердосплавного инструмента и других изделий из твердых сплавов, а также для преподавателей и студентов вузов.

В справочнике обобщен опыт применения алюминия и его сплавов в различных отраслях промышленности (строительстве, судостроении, авиации, электротехнике и др.), в сельском хозяйстве, для изделий широкого потребления. Даны рекомендации по выбору сплавов для различного назначения. Освещены вопросы технологии применения алюминиевых сплавов - методы соединения и защиты от коррозии. обработка резанием и размерное травление. особенности транспортировки и хранения. Книга предназначена для широкого круга специалистов проектных организацией, научно-исследовательских институтов, заводов, связанных с применением, производством и исследованием алюминиевых сплавов. Может быть полезна студентам и аспирантам вузов.

Изучены особенности разрушения твердосплавных резцов. Установлено, что разрушение кромки резца происходит постадийно, через фрагментацию и образование микрополос. Показано, что возникающие в процессе точения стали поверхностные стоячие ультразвуковые акустические волны могут играть существенную роль в разрушении резца.

Излагаются результаты исследований магниевых сплавов, легированных редкоземельными металлами. Приводятся результаты исследований диаграмм состояния сплавов магния с редкоземельными металлами, выявляются закономерности их строения в части растворимости в магнии в твердом состоянии, в характере и температурах нонвариантных превращений, составе и температурах образований химических соединений. Рассматривается влияние редкоземельных металлов на механические свойства магния и их связь со структурой сплавов. Приводятся данные, характеризующие особенности распада пересыщенного твердого раствора в сплавах различных систем и влияние на него холодной и горячей пластической деформации. Приведены сведения о составах и свойствах промышленных магниевых сплавов, содержащих редкоземельные металлы, разработанных в СССР и за рубежом. Книга рассчитана на специалистов в области производства, применения и исследования магниевых сплавов. Она может быть полезна для профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов старших курсов высших учебных заведений металлургической специальности.

В книге приведены сведения о первичном алюминии, способах получения алюминия различной чистоты, структурных особенностях и свойствах алюминия в твердом и жидком состоянии. Описаны многокомпонентные диаграммы состояния, на базе которых созданы промышленные алюминиевые сплавы. Изложены теоретические основы термической (в основном упрочняющей) обработки алюминиевых сплавов. Большое внимание уделено особенностям структуры алюминиевых сплавов, определяющим уровень механических, коррозионных свойств и характеристик разрушения. Предназначена для инженерно-технических и научных работников металлургической и машиностроительной промышленности. Может быть полезна студентам вузов.

Рассмотрены интерференционные слои, наносимые на шлиф материала с целью получения контраста и изображения структурных составляющих, обеспечивающего возможность автоматического определения характеристик структуры. Изложены физические основы контрастирования с помощью интерференционных слоев. Уделено внимание оптическим характеристикам структуры слоя. Даны рекомендации о выборе материалов для интерференционных слоев. Приведены примеры автоматического определения структурных характеристик и различных источники погрешностей, а также автоматического анализа структуры, выявленной с помощью интерференционных слоев на шлифах различных материалов. Для инженерно-технических работников и специалистов предприятий и организаций различных отраслей промышленности.

На основе расчетов из первых принципов электронной структуры исследуется природа стабильности несоизмеримых длиннопериодических сверхструктур в сплавах системы Cu-Au. Показано, что многоие структурные свойства таких образований удается объяснить лишь в случае, если последние рассматривать как сверхструктуры по отношению к обычным сверхструктурам: затравочным должен служить электронный спектр именно сверхструктуры, а не исходного разупорядоченного сплава. Вскрыты причины образования двумерных длиннопериодических сверхструктур в сплаве Au3Cu. Приведены аргументы в пользу того, что в ряду квазикристаллических веществ длиннопериодические сверхструктуры занимают промежуточное место между несоизмеримыми системами и квазикристаллами.

Освещены некоторые вопросы строения и физико-химические свойства жидких металлов и сплавов. Рассмотрены механизмы разрушения струи металлических расплавов газом высокой энергии. Обобщены результаты экспериментальных исследований по влиянию технологических параметров струи расплавов, их физико-химических свойств на формообразование, структуру и дисперсность частиц порошка. Показана возможность управления дисперсностью частиц, их структурой и формой. Описаны технологические схемы, оборудование и оптимальные варианты процессов получения порошков металлов и многокомпонентных сплавов, применяемых в народном хозяйстве. Для инженерно-технических и научных работников предприятий металлургической, авиационно-космической, электронной, электронно-технической и других отраслей промышленности.

Методами спекл-интерферометрии и измерения скорости распространения ультразвука исследована локализация деформации в сплаве на основе Zr. Показано, что картина локализации деформации эволюционирует в ходе пластического течения и различна в разных слоях прокованной заготовки. Проанализирована связь локализации с микроструктурой сплава в соответствующих участках поковки. Установлены принципиальная применимость методик для анализа запаса пластичности заготовок циркониевого сплава для ТВЭЛьных труб.

В рамках модели динамических концентрационных возбуждений в аморфных металлических сплавах рассчитаны электронные кинетически свойства аморфного сплава в зависимости от температуры и концентрации его компонентов. показано, что электросопротивление, термоэдс и теплопроводность при низких температурах характеризуются "стеклоподобными" аномалиями, чувствительными к изменению концентрации компонентов сплава, что подтверждается экспериментальными данными.

Методами металлографии, рентгеноструктурного анализа, дифракционной микроскопии, путем измерения микротвердости исследованы результаты воздействия импульсного НСЭП на фазовый состав, дефектную структуру и механические свойства твердого сплава WC-30% сталь 110Г13. Обнаружены и детально изучены области повышенной микротвердости (микротвердость материала данных областей в 1,5...2,0 раза превышает исходную), расположенные на облучаемой поверхности и в глубине материала. Показано, что число зон повышенной микротвердости увеличивается с ростом количества импульсов обработки НСЭП. Рассмотрены механизмы упрочнения материала импульсным НСЭП. Сделан вывод, что увеличение микротвердости сплава обусловлено диспергированием карбидной фазы, выделением наномерных частиц сложнолегированных карбидов, деформационным и полиморфным упрочнением связующего материала.

Подробно и систематически рассмотрены наноструктурные состояния материалов, формирующиеся при закалке из расплава или последующей термической и деформационной обработке, а также физико-механические свойства материалов. Дана новая классификация наноматериалов, основанная на их структуре и механическом поведении. рассмотрены различные условия формирования наноматериалов при закалке из жидкой фазы: 1) полная кристаллизация жидкой фазы в процессе закалки из расплава; 2) образование аморфного состояния в процессе закалки, с частичной или полной кристаллизацией при последующем охлаждении; 3) образованием аморфного состояния при закалке с возникновением нанокристаллов в результате последующих тепловых или деформационных воздействий. Приведены примеры эффективного использования наноматериалов, полученных методом закалки из расплава. Для научных работников, аспирантов и магистров, специализирующихся в области нанотехнологий и наноматериалов.

Рассмотрены двойные и тройные системы, содержащие в качестве одного из компонентов углерод или азот. Приведены соответствующие диаграммы состояния. Особое внимание уделено тройным системам. Обсуждены общие закономерности структуры и термодинамических равновесий с учетом положения элементов в Периодической системе и их атомных размеров. Для каждой системы приведены данные о стехиометрическом составе соединений и их кристаллическом строении. Для инженерно-технических работников и специалистов, занимающихся проблемами материаловедения твердых сплавов, порошковой металлургии, атомной техники.

Обобщены материалы международной конференции (США, 1982 г.) по механизмам и закономерностям сверхпластической деформации, составу и способам подготовки структуры сверхпластичных сплавов на основе титана, алюминия, никеля и железа. Рассмотрены принципы и особенности обработки давлением и диффузионной сварки материалов в сверхпластичном состоянии. Описаны свойства сверхпластичных сплавов и области их применения. Большое внимание уделено практическим аспектам использования эффекта сверхпластичности. Для научных и инженерно-технических работников металлургической, машиностроительной, судостроительной, авиационной и других отраслей промышленности.

В монографии рассмотрены вопросы кристаллохимии и кристаллофизики полуметаллов и их сплавов. Исследованы структура, микронеоднородность и особенности кристаллизации сплавов на основе полуметаллов. Особое внимание уделено физическим свойствам полуметаллических сплавов и их соединений. Книга предназначена физикам, материаловедам и специалистам в области кристаллохимии.

В монографии рассмотрены вопросы материаловедческого обоснования производства изделий из сплавов циркония для нужд ядерной энергетики. Проанализированы принципы совершенствования таких сплавов и технологий производства из них труб. Исследована неоднородность пластической деформации сплавов циркония при холодной деформации. Приведены данные о текстуре труб, возникающей при прокатке и радиальной ковке. Показаны возможности методов современного физического эксперимента при исследованиях структуры сплавов на основе циркония. Обоснована возможность управления механическими свойствами циркониевых сплавов за счет микролегирования кислородом. Книга рассчитана на специалистов в области производства изделий для ядерной энергетики и других отраслей промышленности. на научных работников, занимающихся вопросами металловедения, физики пластичности и обработки металлов давлением, а также будет полезна студентам и аспирантам соответствующих специальностей.

Методом проекционных присоединенных волн с обобщенным градиентным приближением для обменнокорреляционного функционала (РВЕ) изучена адсорбция водорода на поверхностях (001) и (110) сплава PdFe. Определены наиболее предпочтительные позиции адсорбции водорода на двух поверхностях. Показано, что на поверхности (001) независимо от ее окончания более предпочтительна адсорбция водорода в ямочной позиции. На поверхности (110), оканчивающейся палладием, более предпочтительна адсорбция водорода в мостиковой В1-позиции, тогда как мостиковая В2-позиция становится более выгодной в случае окончания поверхности железом. Учет магнетизма приводит к уменьшению энергии адсорбции водорода на поверхностях (001) и (110) независимо от их окончания, но не изменяет тенденции в энергетике связи, полученные в немагнитном расчете. В целом магнетизм влияет на положение водорода относительно поверхностного слоя и уменьшает отрицательную релаксацию межплоскостных расстояний в случае окончания обеих поверхностей железом, а водород в свою очередь уменьшает магнитный момент ближайших к нему атомов железа. Анализируются диффузионные пути водорода с поверхности в глубь материала.

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.

Проведен сравнительный анализ экспериментальных данных о характере структурно-фазовых состояний, формирующихся в поверхностном слое твердого сплава с высоким содержанием керамической компоненты (более 90 %) при импульсном облучении электронным пучком в плазмах инертных газов с различными значениями энергии ионизации и атомной массы и влияния формирующихся структурно-фазовых состояний на стойкость поверхностного слоя твердого сплава при резании металла. Показано, что эффективность импульсного электронно-ионно-плазменного облучения как метода наноструктурирования керамической компоненты в поверхностных слоях твердых сплавов зависит от значений энергии ионизации и атомной массы плазмообразующего газа — с понижением энергии ионизации и повышением атомной массы плазмообразующего газа происходит ускорение процессов растворения в расплаве металлического связующего частиц керамической компоненты, проявляется ускоренное диспергирование керамических частиц до наноразмерной масштабности. В результате наноструктурирования керамической компоненты в поверхностном слое в 1,5 раза повышается стойкость пластин из твердого сплава при резании металла.

Экспериментально обнаружено, что в сплавах Ni3Mn и Pd3Fe со сверхструктурой L1 2, упорядочивающихся через двухфазную область А1 + L1 2, увеличение интегральной степени дальнего атомного порядка сопровождается уменьшением углов отклонения специальных и двойниковых границ от специальных границ в модели РСУ, изменением спектра специальных границ и их средней энергии. Зависимость доли двойниковых границ сигма 3 в спектре специальных границ и средней энергии специальных границ от степени дальнего атомного порядка определяется зависимостью этих параметров от среднеквадратичного смещения атомов, от вероятности наложения зернограничной антифазной границы на плоскость границы, а также от наличия на специальных границах частиц вторых фаз.

Экспериментальными и численными методами исследован процесс высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения Ni3Al в режиме теплового взрыва под давлением порошковой смеси никеля с алюминием стехиометрического состава. Проведен анализ расчетных и экспериментальных термограмм СВС интерметаллического соединения и зависимости от температуры предварительного нагрева порошковой смеси и величины внешнего давления.

Представлена математическая модель формирования и эволюции зеренной структуры интерметаллического соединения Ni3Al при высокотемпературном синтезе из порошковой смеси чистых элементов в режиме теплового взрыва под давлением и при экструзии продукта высокотемпературного синтеза.

Обобщены результаты экспериментальных исследований о предельных минимальных размерах зерен в наноструктурных металлических материалах, полученных методом кручения под давлением на наковальнях Бриджмена. Показано, что важным фактором способности материала к измельчению зеренной и субзеренной структуры в процессе интенсивной пластической деформации является подвижность элементарных носителей деформации (дислокаций и точечных дефектов), контролирующая пути их пробега в полях напряжений, характерные масштабы переориентирующихся микрообъемов, а следовательно, и размеры субмикро- и нанозерен и субзерен.

Методами оптической металлографии, растровой электронной микроскопии, микрорентгеноспектрального анализа и рентгеновской дифрактометрии исследована микроструктура и фазовый состав интерметаллического соединения Ni3Al, полученного высокотемпературным синтезом под давлением. Показано, что структура интерметаллида состоит из дендритных зерен и междендритных прослоек. Пластическая деформация продукта синтеза в процессе формирования интерметаллида приводит к росту анизотропных дендритных зерне и появлению областей с модулированной структурой в междендритных прослойках. Наблюдаемые структурные изменения сопровождаются повышением предела текучести и уменьшением пластичности интерметаллида.

Представлены результаты исследования микроструктуры и механических характеристик ультрамелкозернистого титана ВТ1-0, полученного комбинированным методом многократного одноосного прессования (abc-прессования) и последующей прокатки при различных технологических режимах. Формирующаяся ультрамелкозернистая структура с характерным размером элементов 0.1-0.25 мкм обеспечивает максимальные прочностные характеристики титана, сопоставимые с характеристиками титановых сплавов. Технически чистый титан ВТ1-0 с объемно ультрамелкозернистой структурой может служить эффективной заменой титановых сплавов медицинского назначения как ВТ6, ВТ16.

В работе представлены результаты исследования микроструктуры, механических свойств и фазового состава низкоуглеродистой стали 10Г2ФТ (Fe-1,12Mn-0,08V-0,07Ti-0,1C) до и после равноканального углового прессования. Установлено, что равноканальное угловое прессование стали 10Г2ФТ в двух исходных состояниях: феррито-перлитном и мартенситном, приводит к формированию преимущественно субмикрокристаллической структуры со средним размером структурных элементов 0,3 мкм, вызывает рост прочностных свойств и частичное растворение карбидов.

В работе методом вакуумной электронно-лучевой наплавки на ускорителе электронов на поверхности низкоуглеродистой стали Ст3 сформированы покрытия на основе карбидов хрома и вольфрама, которые затем повторно обработаны низкоэнергетическим импульсным электронным пучком с целью получения ультрадисперсной и наноразмерной структуры. исследованы структура и фазовый состав покрытий и слоев вторичной импульсной обработки, изучена возможность измерения в них скорости ультразвука. Установлена связь между скоростью ультразвука, структурой, составом, дефектностью решетки наплавленных покрытий до и после импульсной электронно-лучевой обработки.

Исследованы механические свойства и структура 001 и 111 монокристаллов стали Гадфильда после прокатки при комнатной температуре до степеней обжатия 5-75 %. Показано, что множественное двойникование выступает основным механизмом, определяющим формирование субмикрокристаллической структуры и высокой прочности при прокатке аустенитной стали Гадфильда.

Работа посвящена изучению влияния поверхностного и объемного модифицирования структуры титана ВТ1-0 на его триботехнические свойства. Определены оптимальные режимы обработки титана пучком электронов (длительность импульса пучка электронов 50 мкс, количество импульсов 3, плотность энергии пучка электронов 25 Дж/см2 для крупнозернистого и 20 Дж/см2 для ультрамелкозернистого титана), приводящие к снижению изнашивания материала при трении в несколько раз. Исследована морфология поверхности трения, обнаружены вторичные структуры в виде островков, а также бороздчатая структура со следами схватывания. Предполагается, что в процессе трения происходит самоорганизация устойчивых вторичных структур, обеспечивающих кратное повышение износостойкости технически чистого титана ВТ1-0.

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.

С применением методов рентгеноструктурного анализа, растровой и просвечивающей электронной микроскопии проведено исследование особенностей микроструктуры порошка тантала в зависимости от интенсивности механической активации. Количественно аттестованы параметры зеренно-субзеренной и дефектной структуры. Обсуждаются особенности и механизмы формирования высокодефектных структурных состояний и их влияние на параметры микротвердости.

Методами сканирующей туннельной микроскопии, рентгеноструктурного анализа и измерения микротвердости исследовано влияние предварительного отжига на характер взаимодействия водорода с субмикрокристаллическим никелем при электролитическом насыщении. В свежеприготовленных образцах обнаружен гидрид никеля Ni2H, который приводит к повышению их микротвердости. После отжига наблюдается увеличение параметра решетки и уменьшение микротвердости Ni, что свидетельствует об образовании твердого раствора водорода в никеле.

В рамках концепции создания многокомпонентных нанокомпозитных покрытий, предполагающей одновременное зарождение островков различных взаимно нерастворимых или малорастворимых фаз при самоорганизации микроструктуры в процессе синтеза, разработаны и получены покрытия системы Al-Cr-Si-Ti-Cu-N. С применением методов рентгеноструктурного анализа, растровой и просвечивающей электронной микроскопии проведено комплексное исследование влияния режимов ионно-плазменного синтеза на особенности микроструктуры, микротвердость, элементный и фазовый состав изучаемых покрытий. Обсуждаются пути оптимизации режимов получения многокомпонентных нанокомпозитных покрытий указанной выше системы.