Рассмотрены материалы системы AI - W - Zr - О, полученные спеканием порошковой смеси AI - ZrW2О8 в атмосфере аргона вблизи точки плавления алюминия с различным временем изотермической выдержки. Исследована структура, фазовый состав и механические свойства полученных материалов в зависимости от времени изотермической выдержки. Установлено, что формирование структуры материалов AI - ZrW2О8 в процессе спекания происходит в несколько этапов, включающих разложение вольфрамата циркония, формирование интерметаллидов WAI12 и ZrAI3 и синтез вольфрамата циркония в виде вытянутых частиц — микроволокон. Показано формирование внутренних напряжений в материале с увеличением времени спекания, что, наряду с уменьшением пористости, приводит к возрастанию твердости материала.

Изучено влияние механической обработки на морфологию, удельную поверхность и фазовый состав синтетических цеолитов SAPO-34 и SCT-323. Показано что, площадь удельной поверхности зависит от времени механической обработки в шаровых мельницах. Установлено, что с увеличением времени механической активации, происходит уменьшение удельной поверхности, агломерация частиц порошка и повышение содержания аморфной фазы.

Исследовано влияние дополнительных отжигов на структуру и механические свойства титанового сплава ВТ6 в субмикрокристаллическом состоянии. Показано, что отжиг при 833 К 20 мин не оказывает существенного влияния на механические свойства сплава при комнатной температуре. В тоже время указанный отжиг приводит к существенному ухудшению сверхпластичных свойств сплава. Отжиг при 873 К 5 мин приводит к резкому падению прочностных свойств сплава при комнатной температуре (примерно на 20 %). При этом сверхпластичные свойства сплава после данного отжига оказываются самыми высокими среди рассмотренных в работе состояний. Сделано предположение, что определяющую роль в развитии сверхпластического течения сплава ВТ6 после всестороннего прессования и последующих отжигов играет состояние границ зерен.

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.

Численно исследовано напряженно-деформированное состояние в алюминиевых образцах с неразъемным соединением, полученным сваркой трением с перемешиванием, при растяжении и сжатии. Краевая динамическая задача решалась численно методом конечных разностей в постановке плоского деформированного состояния. Проведены расчеты на макро- и мезоуровнях. Структурная неоднородность сварного шва учитывалась явно посредством задания различия в механических свойствах материалов в различных зонах СТП соединения. На макроуровне в каждой зоне задавалась своя функция деформационного упрочнения, полученная на основе обработки экспериментальных кривых течения. На мезоуровне параметры функции упрочнения в локальных областях материала зависели от размера зерна поликристаллической структуры в соотношении Холла-Петча. Выявлена общая закономерность локализации напряженно-деформированного состояния в структурно-неоднородной среде.

The paper studies the effect of the amount and distribution pattern of nanoinclusions in a high-strength mesocomposite matrix on its plastic deformation under dynamic loading. The study is performed on mesocomposite specimens shaped as hollow thick-walled cylinders subjected to combined shear/compression loading with an explosive. It is found that homogeneous strain decreases with the growing volume fraction of nanoinclusions. The mechanical texture formed by the distribution of nanoinclusions in mesocomposite bars is shown to influence the deformation and cracking mechanisms. Additionally, the influence of structure is studied by computer simulation. The simulation has revealed that plastic deformation is rotational in the mesocomposite with chaotic structural distribution.

Исследовано влияния ультразвуковой, термической и комбинированной обработок на структуру и механические свойства теплостойкой стали 12Х1МФ. Выявлено, что ультразвуковая обработка приводит к повышению микротвёрдости в поверхностном слое, а также возрастанию предела прочности и усталостной долговечности. Термическая обработка (закалка) приводит к существенному изменению структуры по всему сечению, что сопровождается двукратным повышением предела прочности и значительным повышением усталостной долговечности. Последовательная термическая и ультразвуковая обработка приводит к формированию упрочнённого поверхностного слоя и дальнейшему кратному повышению усталостной долговечности.

Методом интенсивной пластической деформации, реализованной по схеме многократного равноканального углового прессования, получены образцы алюминий-магниевого сплава 1560 с ультрамелкозернистой структурой. Проведены исследования влияния изменения структуры на физико-механические свойства обработанного материала и характер разрушения образцов. Испытания на растяжение показали повышение условного предела текучести и прочности при уменьшении предельных деформаций. Полученные образцы имеют повышенные значения микротвердости по сравнению с исходными. Установлено, что последний цикл прессования определяет ориентацию структуры и макроскопических полос сдвига, возникающих под углом продольной оси образца при прохождении через сопряжения каналов. Это влияет на механические свойства материала и характер разрушения. Контроль качества полученных образцов методом ультразвуковой дефектоскопии и рентгеновской томографии подтвердил отсутствие макро- и микродефектов при соблюдении подобранного оптимального режима обработки.

Plastic flow localization in commercially pure titanium (VT1-0 according to the Russian classification) with the surface modified by low-energy high current electron beams has been numerically studied. The structure and mechanical properties of the modified surface layer and titanium substrate correspond to the experimentally observed ones and are taken into account explicitly as initial data of a dynamic boundary value problem. The tension of titanium structures with a modified surface layer is simulated by the finite difference method in a plane strain formulation. The dependence of the plastic strain localization parameters on the mechanical properties of structural elements in the titanium substrate has been determined.Численно исследованы процессы локализации пластического течения в технически чистом титане ВТ1-0, поверхностно модифицированном низкоэнергетическими сильноточными электронными пучками. Структура и механические свойства модифицированного поверхностного слоя и титановой подложки соответствуют экспериментально наблюдаемым и учитываются в расчетах явно в качестве начальных данных краевой динамической задачи. Растяжение структур титана с модифицированным поверхностным слоем моделируется методом конечных разностей в постановке плоской деформации. Установлена зависимость характеристик локализации пластической деформации от механических свойств элементов структуры титановой подложки.

Исследовано влияние теплой прокатки при 750 - 550 °С на структуру и механические свойства низкоуглеродистой стали 12ГБА. Проведен металлографический анализ с использованием световой, электронной растровой и просвечивающей микроскопии. Определены прочностные и пластические свойства стали при испытании на растяжение в интервале температур от 20 °С до - 196 °С. Показано положительное влияние предложенного режима теплой прокатки на структуру и комплекс механических свойств стали 12ГБА.

Получена порошковая сталь, восстановленная из шлифовального шлама подшипникового производства. Осуществлено спекание этой стали в графитовом контейнере на воздухе при температуре менее 1000 °С. Отмечено, что спечённая сталь имеет пористость около 50 - 60 %. Методами оптической металлографии показано, что поры имеют линейные размеры 20 - 50 мкм. Эти большие поры соединены узкими каналами. Последний фактор затрудняет возможность эффективной пропитки порового пространства смазочными маслами. Рентгенограммы спечённых образцов содержат рефлексы оксидов железа и карбида железа в пористом каркасе, которые появляются вследствие несовершенства технологии спекания на воздухе. Установлено, что спечённая сталь быстро изнашивается при сухом скольжении по меди вследствие адгезионного взаимодействия и появления хрупких микротрещин в поверхностном слое, обусловленных присутствием оксидов и карбида железа. Кроме того, эти химические соединения препятствуют достижению высокой электропроводности зоны контакта. Эта же спечённая сталь после пропитки индустриальным маслом проявляет износостойкость, сравнимую с промышленным токосьёмным композитом. Сделан вывод о целесообразности создания спечённого композита на основе порошковой подшипниковой стали путём корректировки параметров технологии его спекания на воздухе с целью исключения образования оксидов и карбида железа.

Пособие соответствует гос. образовательному стандарту направления подготовки 140400 "Техническая физика" и содержанию учебной программы дисциплины ОПД.Ф.03 "Материаловедение и технология конструкционных материалов". Содержит сведения по физическим основам формирования микронеоднородных областей в стекле вследствие протекания сегрегационых явлений активатора на основе обобщения результатов ведущихся в мире интенсивных исследований в области стеклообразного состояния вещества и композитных структур на основе стекол. Предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 140400 "Техническая физика" при изучении дисциплин "Материаловедение и технология конструкционных материалов" и "Физика некристаллических твердых тел". Может быть использовано для подготовки студентов по направления "Электроника и микроэлектроника", а также аспирантами, инженерами и научными работниками, специализирующимися в области микро- и наноэлектроники.

В первой части рассмотрены основы формирования структуры и свойств чугунов, их классификация в зависимости от формы включений графит, влияние химических элементов на структуру и свойства чугуна. Приведены химический состав, механические свойства и микроструктура серого, белого, высокопрочного ковкого и антифрикционного чугунов, Во второй части дана классификация сталей и сплавов, приведены их химический состав, механические свойства и структура. В третьей части рассмотрены состав, структура и свойства меди и сплавов на ее основе (латуней, бронз), подшипниковых сплавов на основе олова и свинца (баббитов), алюминия и его сплавов, цинка и никеля. Структуры различных видов чугуна, стали и цветных металлов иллюстрированы микрофотографиями, приведенными отдельно в Приложениях 1-3. В качестве пособия для студентов средних и высших металлургических, машиностроительных и политехнических учебных заведений, а также работников металловедческих и литейных лабораторий.

В учебном пособии изложены сведения о строении кристаллической решетки. Рассмотрены ее тепловые и электронные свойства, вопросы диффузии в твердой фазе. Приведены данные о дефектной структуре твердых тел. Освещены основные положения теории дислокаций и описываемые на ее базе представления о пластической деформации и разрушении твердых тел. Объяснена природа высокопрочного состояния. Проанализированы методики испытания металлов и сплавов при активном нагружении, ползучести. релаксации упругих напряжений и повторно-переменном нагружении. Для магистрантов, обучающихся по направлениям подготовки высшего профессионального образования "Прикладная механика" и "Техническая физика", а также аспирантов, специализирующихся в областях, связанных с физикой прочности и физическим металловедением.

Книга посвящена одному из современных методов исследований в материаловедении - моделированию атомной структуры дефектов. Включает в себя методически последовательное изложение взаимосвязанных разделов в физике реальных кристаллов, таких как структура и энергия точечных и планарных дефектов, структура ядра дислокаций, компьютерное моделирование взаимодействия дефектов, динамические процессы радиационных повреждений в металлах и сплавах; атомистические расчеты структуры основного состояния микрокластеров и кинетики их превращений и др. Перечисленные разделы являются достаточно устоявшимися направлениями в физике реальных кристаллов и ведены в курсы лекций для студентов физико-технического и металлургического факультетов УрФУ. Большое внимание уделяется связи результатов атомистических расчетов с особенностями поведения реальных металлов и сплавов при деформации, разрушении, радиационном повреждении, фазово-структурных превращениях. Систематизирован богатый литературный материал и результаты работы авторов по изучению дислокационной структуры, особенностей деформации и разрушения монокристаллического Ti3Al. Книга адресована научным работникам, магистрам, аспирантам и студентам старших курсов физико-технических специальностей, а также изучающим дефекты и их влияние на свойства твердых тел.

В результате исследований выявлен ряд закономерностей, связанных с толщиной покрытия и формированием промежуточных слоев, содержащих атомы примесных элементов - С и О; влияние сорта имплантируемых ионов на топографию поверхности, на механизмы разрушения и критические значения параметров адгезионной прочности системы "покрытие/подложка".

Метод рентгеноструктурного анализа с использованием асимметричной схемы отражения развит до получения одномерных распределений структурно-чувствительных физических величин по глубине. Из получаемого в эксперименте набора усредненных величин по различным толщинам эффективно отражающего слоя, методика позволяет восстанавливать координатную зависимость этих величин. Методика может быть полезна при изучении физической и химической неоднородностей в поверхностном слое материала, создаваемых закалкой, различными видами поверхностного облучения, поверхностным легированием, наплавкой, нанесением пленок и т. д. В работе она применена для получения распределений по глубине нормальной и касательной микродеформаций, связанных с напряжениями 1-го рода, в подвергнутых электронному облучению образцах никелида титана с плоской поверхностью.

Исследовано влияние температуры старения на микроструктуру и механические свойства ферритно-мартенситной стали ЭК-181, подвергнутой закалке и последующей ультразвуковой обработке. Показано, что после высокотемпературного старения при 720С в поверхностных слоях стали образуется нанокристаллическая структура а-фазы с карбидами ванадия по границам зерен.

Исследована возможность получения термически стабильных наноструктурных поверхностных слоев в стали ЭК-181 (16Х12В2ФТаР) за счет ультразвуковой обработки и ионно-плазменного азотирования. Показано, что сочетание ультразвуковой обработки и азотирования не позволяет создать нанокристаллическую структуру а-фазы в поверхностных слоях стали ЭК-181. Изменение механических характеристик определяется составом и объемной долей нитридных фаз.