Физика металлов и металловедение

The influence of thermomagnetic treatment (TMT) including annealing and cooling of the alloy in a constant magnetic field of 10 kOe applied both along the <100> direction and across one on the magnetostriction of single-crystal samples of the Fe–18 at % Ga alloy has been studied. The samples in the form of thin disks had the “Goss” orientation of the crystallographic axes – {011}<100>. The field dependences of the longitudinal – λ100 and transverse – λ100 ⊥ magnetostriction coefficients were measured before and after TMT. By comparison with literature sources dealing with domain structure, it is shown that magnetoelastic properties correspond to the type of domain structure in alloy samples after slow cooling without external influences (before TMT) and after TMT in a magnetic field parallel or perpendicular to the easy magnetization axis [001] lying in the plane of the sample. Before and after TMT, in a field parallel to the [001] axis, there is a small longitudinal magnetostriction λ100 within a few tens of ppm, while its transverse component λ100 ⊥ is negative and reaches an absolute value of 160–190 ppm. This corresponds to a stripe domain structure, when the magnetization is predominantly oriented parallel to the [001] axis. If during TMT the magnetic field was applied perpendicular to the [001] axis and parallel to the [110] axis, then after TMT a twofold increase in the coefficient λ100 and a 40 percent decrease in λ100 ⊥ are observed. Such changes in magnetoelastic deformation indicate the formation of a transverse domain structure, the domains in which are predominantly magnetized parallel to the [100] and [010] axes. The observed TMT effects and their stability under normal conditions are explained by the directional ordering of Ga–Ga pairs in the bcc lattice of the Fe–Ga alloy.

Технология магнитной сепарации используется в инновационных методах очистки воды для удаления загрязняющих веществ из водных сред. Эффективность магнитной сепарации зависит от характеристик неоднородных магнитных полей, создаваемых магнитными системами, свойств водной среды и магнитных частиц. Изучено влияние градиентных магнитных полей, создаваемых сборками постоянных магнитов, на седиментацию наночастиц Fe3O4–SiO2 в водных растворах с различной вязкостью. С помощью численного моделирования рассчитаны значения Bz и |Bz·dB/dz| над поверхностями постоянного магнита, радиальной и плоскопараллельной сборок, изготовленных из постоянных магнитов Sm2Co17, и магнитомягкой стали. Показано, что области высоких значений |Bz·dB/dz| вблизи поверхности магнитных систем создаются сборками M1 и M2 из-за их сложной геометрии. Изучена эффективность магнитной седиментации (ЭМС) наночастиц в градиентах магнитных полей, создаваемых магнитными системами. Значение ЭМС в водном растворе с вязкостью 0.89–3.07 мПа·с после выдержки в течение 30 мин в магнитном поле радиальной системы составляет более 50%. Для достижения ЭМС более 50% при использовании плоскопараллельной сборки требуется время выдержки 1 и 5 часов для водных растворов с вязкостью 0.89 и 3.07 мПа·с соответственно. Значение ЭМС наночастиц при использовании сборок выше, чем при использовании постоянного магнита. В области высоких значений |Bz·dB/dz| вблизи поверхности сборок скорость частиц увеличивается, что ускоряет осаждение магнитных наночастиц.

Теоретически рассмотрен магнитный импеданс проволок в низкочастотном режиме. Анализируется окрестность температуры Кюри и спин-ориентационные переходы. Показано, что нелинейные эффекты намного более чувствительны к изменению магнитного поля, чем линейный импеданс.

Выполнен эксперимент по схождению под действием взрыва толстостенной цилиндрической оболочки из стали 20. Взрыв инициировали из восьми точек, равномерно расположенных по кольцу на цилиндрической поверхности оболочки. Установлено, что схождение начинается по твердотельному механизму, с разделением на восемь фрагментов по числу точек инициирования. В процессе схождения твердотельный механизм сменяется на гидродинамический, при котором оболочка сходится не разрушаясь, путем образования выбросов (кумулятивных струй), их расширения и смыкания в центре оболочки. Смена механизма схождения объясняется снижением прочности и возрастанием пластичности стали вследствие повышения температуры оболочки в процессе схождения. Исследование микроструктуры показало, что высокоскоростная деформация при схождении происходит с образованием протяженных полос локализованного сдвига и вихревых структур.

Рассмотрена возможность применения метода сидящей капли для определения капиллярной постоянной и поверхностного натяжения металлических расплавов путем измерения параметров капли после ее кристаллизации. Метод вполне применим, если в результате фазового перехода изменение объема капли мало и находится в пределах ошибки цифрового воспроизведения ее профиля. В качестве примеров исследованы чистые индий, олово и свинец. Изучена роль флюса в экспериментах. Разработан и численно реализован новый алгоритм определения капиллярной постоянной по профилю капли, основанный на решении уравнения Юнга–Лапласа и симплекс-методе оптимизации Нелдера–Мида.

Исследована термическая стабильность тонких проволок, изготовленных из шести алюминиевых сплавов Al–0.25%Zr, дополнительно легированных Si, Er, Hf или Nb. Заготовки алюминиевых сплавов получали методом индукционного литья в вакууме с последующими стабилизирующим отжигом (450°C, 1 ч) и интенсивной пластической деформацией для измельчения литой структуры. Проволоку диаметром 0.3 мм изготовили путем волочения при комнатной температуре. Изучена термическая стабильность механических свойств, микротвердости и удельного электросопротивления (УЭС) стабилизированных алюминиевых проволок. Показано, что при увеличении температуры отжига происходит монотонное уменьшение предела прочности, микротвердости и УЭС проволок. Установлено, что пластичность проволок немонотонно (с максимумом) зависит от температуры отжига. Результаты исследований термической стабильности свойств стабилизированных проволок сравниваются с характеристиками проволок, не подвергавшихся предварительному стабилизирующему отжигу (450°C, 1 ч).

Методами атомистического моделирования изучено влияние сегрегаций на процессы проскальзывания по границам зерен (ГЗ) и энергетические характеристики зернограничных сдвигов для асимметричных ГЗ наклона Σ5{010}/{340}<001> и Σ5{110}/{710}<001> в бикристаллах сплавов Al–Mg и Al–Ni. Определена энергия обобщенных зернограничных дефектов упаковки, установлены предпочтительные направления и энергетический барьер для зернограничного проскальзывания. Показано, что инициированное сегрегациями Ni нанофасетирование существенно модифицирует структуру границ зерен, повышая сопротивление проскальзыванию.