В рамках модели динамических концентрационных возбуждений рассчитаны электросопротивление, термоэдс и электронная теплопроводность аморфных сплавов NixAu1-x для х=0.30, 0.35 и 0.40. расчет проведен с учетом интерференции неупругого электрон-электронного взаимодействия и многократного упругого перерассеяния электронов на низкочастотных динамических концентрационных возбуждениях. Показано, что в исследованной области концентраций никеля низкотемпературные аномалии электросопротивления, термоэдс и теплопроводности обусловлены чисто структурными особенностями аморфного сплава NixAu1-x.

На примере металлокерамического сплава карбида титана (TiC) с никельхромовым (Ni-Cr) связующим впервые выполнен сравнительный анализ влияния различных высокоэнергетических воздействий на дисперсность внутренней структуры и фазовый состав синтезированной металлокерамики 70vol.%TiC + 30vol.%(Ni-Cr)-сплав (самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) под давлением, предварительная механическая активация (МА) металлических компонентов исходной порошковой смеси титан-углерод-никельхромовая связка; последующая МА порошковой смеси в целом; интенсивная пластическая деформация продукта синтеза). Показано, что в условиях интенсивной пластической деформации с экструзией продукта высокотемпературного синтеза формируется металлокерамическая структура, содержащая частицы карбидной фазы стехиометрического состава наномасштабной размерности.

Проведено сравнительное исследование закономерностей откольного разрушения гетерофазного сплава Cu-8,45% Al-5,06% Ni (ат%) в ультрамелкозернистом и крупнозернистом состояниях при ударно-волновом нагружении на ускорителе электронов "Синус-7". Установлено, что толщина отколотого слоя при обеих зеренных структурах увеличивается, а степень его пластической деформации уменьшается с ростом толщины мишения. на основе экспериментальных данных и теоретических расчетов показано, что при ультрамелкозернистой и крупнозернистой структурах откольная прочность равна ~ 3ГПа. Приведены данные о зеренной структуре на разном расстоянии от поверхности откола, о закономерностях и механизме откольного разрушения.

Методами растровой электронной и атомно-силовой микроскопии исследованы закономерности изменений морфологии поверхности алюминиево-магниевых сплавов АМг2 и 1570 в процессе воздушно-термического оксидирования. Показано, что релаксация сжимающих напряжений в растущей оксидной пленке происходит путем развития двух конкурирующих процессов: гофрирования оксидной пленки и искривления поверхности алюминиевой подложки вследствие роста зерен. Продемонстрировано влияние температуры и длительности оксидирования, а также напряженно-деформированного состояния образца на характер гофрирования оксидных пленок.

Сборник объединяем статьи по результатам основных работ института в области металловедения цветных металлов и сплавов на их основе. Рассмотрены особенности формирования структуры и свойств материалов, полученных методом испарения и конденсации в вакууме. Представлены статьи, посвященные исследованию поведения стареющих сплавов при термической и термомеханической обработке и принципам выбора пружинных и дисперсноупрочненных материалов на основе меди, а также исследованию структуры и свойств сплавов на основе серебра и алюминия, применяемых для электрических контактов и эмиттеров вторичных электронов. Рассчитан на широкий круг научных и инженерно-технических работников, специализирующихся в области металловедения и использования сплавов на основе меди, серебра и алюминия.

Методом рентгеноструктурного анализа определены параметры дальнего атомного порядка ŋ в сплаве Pb3Fe после различных режимов упорядочивающего отжига, ступенчатого и изотермических в двухфазной области при T= 600 ˚ С в течение 175 и 350 ч. показано, что с увеличением длительности изотермического отжига степень дальнего атомного порядка уменьшается.

Методами рентгеноструктурного анализа и растровой электронной микроскопии установлено, что в поликристаллическом сплаве Pd3Fe при фазовом переходе AI - LI2 и с увеличением степени дальнего атомного порядка происходит увеличесние параметра кристаллической решетки и поных среднеквадратичных смещений атомов, уменьшение микроискажений кристаллческой решетки и увеличение доли двойниковых границ в спектре специальных границ, последнее приводит к усилению тестуры.

Исследована антифазная доменная структура в сплаве Ni3Mn со сверхструктурой LI2 с разным содержанием марганца. Установлено, что при отклонении состава сплава от стехнометрического на границах антифазных доменов и на границах зерен образуются оксиды марганца. С увеличением размера антифазных доменов функция распределения доменов по размерам изменяется от нормальной к логарифмически нормальной и уменьшается степень дальнего атомного порядка.

Исследованы изменения структуры и фазового состава ультрамелкозернистого алюминиевого сплава, полученного интенсивной пластической деформацией, при растяжении в условиях сверхпластичности. Показано, что обусловленные распадом твердого раствора фазовые превращения ускоряются в поверхностном слое в условиях сверхпластической деформации вследствие интенсивного развития в нем зернограничного проскальзывания. Методом скользящего пучка установлено, что наибольшие изменения в структурно-фазовом состоянии указанного сплава происходят в приповерхностном слое толщиной ~ 10 мкм.

Исследовано влияние внедренных атомов водорода на механические свойства и характеристики локализации пластического течения при растяжении поликристаллов сплава Fe—0.07 wt.%C. С помощью метода двухэкспозиционной спеклфотографии определены основные типы и параметры локализации пластического течения на разных стадиях деформационного упрочнения в результате электролитического насыщения в трехэлектродной электрохимической ячейке при постоянном контролируемом катодном потенциале.??.

Исследованы особенности локализации пластической деформации при растяжении поликристаллов низкоуглеродистой стали 08 пс после горячей прокатки и электролитического насыщения водородом. С помощью метода двухэкспозиционной спекл-фотографии определены основные типы и параметры локализации пластического течения на разных стадиях деформационного упрочнения.

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.

Методом растровой электронной микроскопии с применением дифракции обратнорассеянных электронов выполнено экспериментальное исследование перестройки зеренной структуры сплава Ni3Fe при фазовом переходе A1 - L1 2. Установлено, что происходит образование новых границ общего и специального типов, при этом доля специальных границ в зернограничном ансамбле увеличивается. Спектр специальных границ изменяется за счет увеличения доли границ сигма З и сигма 9. Это приводит к усилению текстуры в сплаве с дальним атомным порядком.

Представлены результаты исследований микроструктуры, физико-механических и электрических свойств литых алюминиевых сплавов, упрочнённых наночастицами алмаза. Показано, что введение наночастиц приводит к изменению параметров структуры и увеличению механических свойств сплавов.

Изучены закономерности деформационного поведения ультрамелкозернистого алюминиевого сплава, полученного интенсивной пластической деформацией. Показано, что в сравнении с ультрамелкозернистым алюминием выделяющиеся в объеме и на границах зерен сплава частицы вторичных фаз препятствуют развитию зернограничного проскальзывания и локализации пластической деформации. Это приводит к увеличению протяженности стадии деформационного упрочнения и соответствующему повышению величины равномерного удлинения в гетерофазном алюминиевом сплаве по сравнению с чистым алюминием.

На примере алюминиевых сплавов рассмотрено применение проекционных методов многомерного анализа данных к обработке измерений, получаемых при многочастотном вихретоковом контроле. Полученные результаты показали, что предложенный подход позволил разделить влияние различных факторов и тем самым обеспечить надежную классификацию материалов по их физико-механическим характеристикам для задач входного контроля.

Представлены результаты исследования влияния пластической деформации продукта высокотемпературного синтеза на зеренную структуру, прочность и пластичность синтезированного под давлением интерметаллического соединения Ni3Al.

Представлены результаты экспериментального исследования влияния порошковых наномодификаторов из тугоплавких соединений на прочностные свойства, макро- и микроструктуру жаропрочного сплава Inconel 718. Показано, что введение в расплав порошковых модификаторов приводит к уменьшению среднего размера зерна в сплаве в 1.5—2 раза. Длительная прочность на разрыв сплава при 650°С повышается 1.5—2 раза, число циклов до разрушения при 482°С увеличивается более чем в 3 раза. Указанное влияние наночастиц на зеренную структуру и прочностные свойства сплава обусловлено увеличением числа образующихся центров кристаллизации и формированием скоплений наночастиц тугоплавких соединений на границах и стыках образовавшейся зеренной структуры, препятствующих развитию процессов рекристаллизации сплава.

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.

Представлены результаты влияния электронно-ионно-плазменной обработки поверхности инструментальных твердых сплавов в плазмообразующих газах с различной энергией ионизации при различной атомной массе на структурно-фазовое состояние поверхностного слоя, его стойкость к абразивному износу и стойкость при резании металла.

В работе моделируется численным методом разрушение преград из алюминиевого сплава, характеризующегося высокой степенью анизотропии предельных деформаций при разрушении. Разрушение материала преград моделируется в трехмерной постановке при ударном нагружении стальными ударниками со скоростями 200-600 м/с. Применяется критерий разрушения анизотропного материала преграды, записанный с использованием предельных накопленных пластических деформаций при растяжении и сдвиге. Получены отличия между распределением зон разрушения в анизотропном и изотропном материалах преграды. Показано формирование дополнительных зон разрушения в преградах из анизотропных материалов, по сравнению с изотропным материалом преграды, с увеличением начальной скорости ударного нагружения.

На основе метода молекулярной динамики проведено изучение эволюции каскадов атомных смещений, генерируемых при радиационном воздействии, в сплаве железо-хром. Энергия каскадов атомных смещений варьировалась от 1 до 20 кэВ. Рассчитаны основные характеристики каскадов атомных смещений: количество точечных дефектов на основных стадиях развития каскада, продолжительность баллистической стадии, эффективность каскада, объем радиационно-поврежденной области. Обнаружено, что объем каскада атомных смещений является линейной функцией энергии каскада. Исследованы особенности распределения кластеров выживших точечных дефектов по размеру. При энергиях каскада атомных смещений, превышающих 15 кэВ, в области каскадов могут формироваться дислокационные петли а100{100}, состоящие из вакансий.

Исследованы структура и механические свойства спечённых образцов из смеси распылённых порошков олова и порошков сплава AI - 0,5 Si. Спекание прессовок проводилось при нагреве их до 570 - 640 °С и выдержке до 3-х часов при фиксированной температуре. Установлено, что наибольшее влияние на характер формирующейся структуры и плотность порошковых образцов оказывает величина угла смачивания твёрдой фазы жидкой, поскольку определяет площадь межфазной поверхности и интенсивность процессов растворения-осаждения атомов твёрдой фазы. Алюминиевая матрица оказывается наиболее связанной, а образцы наименее пористые после спекания при температуре 600 °С в условиях частичного смачивания алюминия оловом, когда двугранный угол мал, но не равен нулю. Механические свойства спечённых (AI - 0,5 Si) - 40 Sn композитов определяли методом испытаний на сжатие. Установлено, что при фиксированном составе их прочность и пластичность в основном зависит от степени связанности матрицы, которая, в свою очередь, определяется особенностями взаимодействия жидкой фазы с твёрдой при спекании. При равном составе, наилучшую пластичность и наибольшую прочность демонстрировали образцы с высоким коэффициентом связанности алюминиевого каркаса и минимальной пористостью.

Проведены ab initio исследования атомной структуры систем Zr—Не, Zr—vac и Zr—vac Hе с концентрацией атомов гелия и вакансий (vac) ~ 6 at.%. Обнаружена индуцированная гелием неустойчивость решетки циркония в системе Zr—Не, исчезающая с появлением вакансий. Определено наиболее предпочтительное положение примеси в решетке металла. Рассчитаны энергия растворения гелия и вносимый им избыточный объем. Установлено, что присутствие гелия в решетке Zr заметно понижает энергию образования вакансии.

Исследованы особенности изнашивания спечённого композита Al-40Sn при испытаниях на трение без смазки по схеме «палец - диск». Установлено, что между началом испытаний и выходом на режим квазистационарного трения имеется короткий период приработки пары трения, в ходе которого на дорожке трения образуются наросты вследствие переноса материала образца. Под воздействием наростов на поверхности образца формируется сильнодеформированный переходный слой, смешанный с оксидными частицами, который предотвращает в дальнейшем схватывание контртел. Последующее изнашивание композита осуществляется путём отслоения сильнодеформированного подповерхностного слоя вместе с частью перемешанного слоя. С ростом приложенного давления характер изнашивания не меняется, но интенсивность его возрастает.??.

Атомная и электронная структура трех поверхностей — (0001), (1100) и (1120) — сплава Ti3Аl рассчитана методом проекционных присоединенных волн в рамках теории функционала электронной плотности. Проведена оценка поверхностных энергий в зависимости от химического потенциала алюминия, что позволило построить диаграмму стабильности рассмотренных поверхностей. Изучена адсорбция кислорода на разно ориентированных поверхностях сплава. Установлено, что наиболее предпочтительными позициями для адсорбции кислорода являются ямочные позиции на поверхностях (0001) и (1120)Ti-Al и мостиковые позиции на поверхности (1100)Ti-Al-1. Обсуждаются структурные и электронные факторы, обусловливающие их энергетическую предпочтительность. Показано, что независимо от ориентации поверхности кислород "предпочитает" обогащенные титаном позиции. Обсуждается влияние кислорода на атомную и электронную структуру низкоиндсксных поверхностей. Установлено, что при низких концентрациях кислорода формирование его химической связи с атомами титана и/или алюминия поверхностных и подповерхностных слоев приводит к появлению низколежащих состояний, отщепленных от дна валентных зон металлов, что сопровождается образованием псевдощели и ослаблением металлических связей Ti—Аl в поверхностных слоях.

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.

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.

В настоящей работе проведены сравнительные исследования порошковых катодов с элементным составом титан+50 ат.% алюминия, полученных по различным технологически вариантам: а) холодное формование и последующее спекание; б) горячее прессование. Были проведены структурные исследования катодов с применением металлографического, рентгеноструктурного и микрорентгеноспектрального анализов, а также измерения микротвердости.

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.

Исследованы структура и механические свойства соединений, выполненных лазерной и точечной контактной сваркой. Установлено, что при лазерной сварке листов алюминиевого сплава образуется пористое соединение с пониженной пластичностью. Чтобы повысить надежность таких сварных швов, рекомендовано производить ультразвуковую ударную обработку. В процессе точечной контактной сварки деталей из циркониевых сплавов соединение получается неоднородным по структуре и по механическим свойствам. Чтобы улучшить его характеристики, предложен диффузионный отжиг.

Методами растровой электронной микроскопии изучены структура и фазовый состав монокристаллов 001 сплава типа ВКНА. Исследовано влияние легирования рением на деформационное поведение и температурную зависимость механических свойств монокристаллов в интервале температур 293–1373 K. Обсуждаются возможные физические причины изменения характера деформационного поведения легированных рением монокристаллов 001 сплавов типа ВКНА в интервале температур 293–1073 K.??.

Исследованы поведение кривых пластического течения и особенности форм локализации пластической деформации при растяжении образцов из сплавов Zr - 1% Nb ( Э110) Zr - 1% Nb - 1,3% Sn - 0,4% Fe (Э635). Установлена связь кинетики развития локализации с законом деформационного упрочнения при пластическом течении и переходе к разрушению. Исследована дислокационная микроструктура сплавов в очагах локализации деформации и предразрушения.

Исследована микроструктура сплава в очаге макролокализации деформации в процессе его трансформации в шейку. Обнаружена цикличность дислокационных превращений, сопровождающаяся колебательным изменением объемов, занимаемых различными дислокационными субструктурами, значений скалярной плотности дислокаций и плотности субграниц, а также периодической релаксацией внутренних напряжений в результате распада субграниц и перераспределения дислокаций.

Приведены результаты комплексного экспериментально-теоретического исследования деформационного поведения, закономерностей и механизма откольного разрушения гетерофазного алюминиевого сплава Al-Mg-Li-Zr с ультрамелкозернистой и крупнозернистой структурой при воздействии наносекундного сильноточного электронного пучка. Рассмотрены закономерности зарождения и распространения ударной волны, а после ее отражения от тыльной поверхности - волны отражения. Отмечены общие закономерности изменения толщины откольного слоя и степени его пластической деформации при ультрамелкозернистой и крупнозернистой структурах. Показано, что у исследованного гетерофазного сплава Al-Mg-Li-Zr откольная прочность определяется не исходной зеренной структурой, а ультрамелкозернистой структурой, сформированной в зоне откола при воздействии волны растяжения.

В монографии представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований методами современного физического материаловедения закономерностей формирования структуры, фазового состава и физико-механических свойств поверхности титановых сплавов, подвергнутой электровзрывному науглероживанию и последующей обработке низкоэнергетическими сильноточными электронными пучками. Рассмотрено формирование электроэрозионностойких покрытий методом электровзрывного напыления. Книга предназначена для специалистов в области физики конденсированного состояния, металловедения и термической обработки, и может быть полезна аспирантам и студентам старших курсов соответствующих специальностей.

Представлен обзор современных ключевых проблем, касающихся теоретических и экспериментальных физических исследований сплавов на основе никелида титана, рекордных по конструкционным и функциональным характеристикам среди материалов с термоупругими мартенситными превращениями и эффектами памяти формы, широко применяемых в технике и социально значимых сферах деятельности. Обсуждаются общие подходы к описанию фазовых переходов мартенситного типа, вопросы устойчивости кристаллической решетки при термоупругих мартенситных превращениях, микроскопические модели предпереходного состояния, механизмы зарождения и роста мартенситных фаз в сплавах на основе TiNi. Подробно освещены закономерности стуруктурообразования, фазовых превращений (бездифффузионных и диффузионно контролируемых), влияние многокомпонентного легирования. Приведены фазовые диаграммы бинарных сплавов, тройных и ряда четверных, охватывающие практически все важные материалы на основе никелида титана. Рассмотрены неупругое поведение и эффекты памяти формы, сверхупругости, сверхпластичности, физические и механические свойства сплавов. Отдельно исследуются поведение и свойства монокристаллов данных сплавов. Анализируются электронные свойства, природа и роль точечных дефектов в сплавах, метастабильных по отношению к мартенситным переходам. Монография адресована широкому кругу специалистов в области физики сплавов, материаловедения, инженерных и медицинских наук, а также преподавателям, аспирантам и студентам физических, металлургических, технических и медицинских вузов.