Том 124, № 12 (2023)

Методом лазерной вспышки измерена температуропроводность (a) карбонильного железа в интервале температур 300–1700 K с подробным обходом критической области 980–1170 K. Первичные экспериментальные данные в области магнитного фазового превращения обработаны скейлинговской степенной зависимостью. Получены значения критических индексов (\(\gamma {\kern 1pt} ',\) γ) для температуропроводности ниже и выше точки Кюри T_С = 1048 ± 5 K, которые составили \(\gamma {\kern 1pt} '\) = 0.51 и γ = 0.35 и по абсолютной величине существенно превысили значение характерного критического индекса для теплоемкости (γ ≈ –0.1). По результатам измерения температуропроводности рассчитана теплопроводность (λ). Проведено сопоставление результатов с известными литературными данными, отдельное внимание уделено поведению кривых a(T), λ(T) в области магнитного фазового превращения. Разработана таблица рекомендуемых температурных зависимостей для a и λ вместе с оцениваемыми погрешностями.

Впервые получены образцы на основе теллурида железа, допированные диселенидом титана Fe_1.1Te(TiSe₂)_y (y = 0, 0.04, 0.08, 0.1, 0.2), проведено их исследование с помощью рентгеновской дифракции, а также измерений электрических и магнитных свойств. Показано, что добавление небольшого количества диселенида титана к однофазному теллуриду железа с тетрагональной кристаллической структурой приводит к снижению температуры Нееля, сжатию кристаллической решетки и появлению сверхпроводимости при y ≥ 0.04. Максимальная температура начала сверхпроводящего перехода \(T_{{\text{c}}}^{{{\text{onset}}}}\) ~ 13 K наблюдается для образца с номинальным составом Fe_1.1Te(TiSe₂)_0.1. Обнаружена зависимость поведения электрического сопротивления при температуре ниже \(T_{{\text{c}}}^{{{\text{onset}}}}\) от значения приложенного тока, что может свидетельствовать о проявлении сверхпроводимости, характерной для гранулированных сверхпроводников.

Проведены структурные исследования многослойных магнитных наноструктур, образованных чередующимися слоями переходного (Fe) и редкоземельного (Gd) металлов, помещенных в атмосферу водорода при температуре 100°C. При поглощении водорода редкоземельными металлами образуются кристаллические фазы GdH_x, особенности микроструктуры которых исследованы методами рентгеновской диагностики и электронной микроскопии.

Исследованы магнитные свойства микрокристаллических сплавов Sm_{1 – x}Zr_xFe₁₁Ti (x = 0, 0.1, 0.2) со структурой типа ThMn₁₂. В области низких температур (2–4 K) на петлях магнитного гистерезиса обнаружены необратимые скачки намагниченности. Они носят случайный характер как по величине магнитного поля, в котором они происходят, так и по амплитуде, и не зависят от химического состава. Для каждого сплава существует своя температура отжига, выше которой в отожженных сплавах скачки намагниченности не наблюдаются при низких температурах. Исследована магнитная вязкость сплава Sm_0.9Zr_0.1Fe₁₁Ti при температурах 2–4 K, отожженного при 700°C. Обнаружено, что коэффициент магнитной вязкости имеет разрыв в поле скачка намагниченности. Данное поведение объясняется термическими процессами, происходящими при перемагничивании сплава через скачок намагниченности.

Рассмотрено деформационное поведение толстостенных полых цилиндрических оболочек из сплава АМг6 (Al–6.1% Mg–0.6% Mn–0.1% Ti–0.2% Si, мас. %), нагруженных по 8-ми точечной схеме инициирования накладного взрывчатого вещества (ВВ). Интенсивность взрывного нагружения регулировалась количеством ВВ. Установлено, что в зависимости от интенсивности воздействия и геометрических характеристик оболочек наблюдаются разные сценарии их схождения. Определены условия формирования откольных внутренних слоев, изучены эволюция структуры при высокоскоростной деформации вдоль радиуса и по длине оболочек и изменение твердости вдоль радиуса оболочек. Проведено рентгенографирование динамики процессов деформирования оболочек в разные промежутки времени. Определены скорости движения наружных и внутренних слоев оболочек и скорости их деформации при разном количестве ВВ.

Методами количественного рентгеноспектрального анализа и металлографии определены распределение концентрации меди в α-твердом растворе Al и плотности дислокаций в монокристаллах сплава Al–0.005 вес. % Cu, выращенных из расплава при различных значениях давления аргона (Ar) и составляющей гравитационного поля (g_мг), направленной вдоль поверхности фронта кристаллизации. Обнаружена сильная неоднородность в концентрации меди, измеренной в соседних участках поверхности поперечного сечения кристалла, и ее корреляция с неоднородностью распределения дислокаций в монокристаллах сплава, зависящей от давления и составляющей гравитационного поля. Рассмотрен механизм релаксации избыточного свободного объема фазового превращения, выделяющегося в области межфазной границы в процессе роста кристалла.

Предложена модель для описания поведения среднего размера аустенитного зерна и дислокационной структуры низколегированных сталей в процессе и после горячей деформации. В модели учитывается протекание процессов возврата, динамической, первичной и собирательной рекристаллизации зерен, а также индуцированное деформацией выделение карбонитридных фаз и их эволюция. Проведено сравнение результатов расчетов с имеющимися в литературе экспериментальными данными и показано их удовлетворительное согласие.

Продемонстрирована применимость модели двухфазной локально-равновесной области для расчета температурных зависимостей теплоемкости, коэффициентов линейного теплового расширения и температуропроводности различных металлов. Показано, что предложенные соотношения позволяют описывать возрастание термической характеристики при увеличении температуры и ее изменения, связанные с реализацией фазового перехода. Указано на возможность экстраполяции установленных зависимостей в экспериментально неисследованные области. Относительная простота установленных соотношений, определенный универсализм модели при описании различных твердых веществ и наглядность полученных теоретических результатов позволяют надеяться на использование модели в инженерно-технических расчетах.

Исследованы механические свойства сплавов Cu–0.03 мас. % Zr и Cu–0.10 мас. % Cr с субмикрокристаллической структурой, сформированной при динамическом канально-угловом прессовании и последующих отжигах. Свойства сплавов изучены в условиях ударного сжатия с давлением 4.7–7.0 ГПа и скоростью деформации (1.3–3.2) × 10⁵ с^–1. Показано, что измельчение зерна от 200–400 до 0.3–1.0 мкм увеличивает динамический предел упругости и динамический предел текучести сплава Cu–0.03% Zr в 1.9 и 1.8 раза соответственно, но уменьшает в 1.4 раза откольную прочность. Последующие отжиги при 400 и 450°C позволяют увеличить характеристики упругопластического перехода соответственно в 3.0 и 3.7 раза и повысить откольную прочность до уровня крупнокристаллического аналога. Определено, что диспергирование структуры сплава Cu–0.10% Cr до 1.0–5.0 мкм увеличивает не только динамический предел упругости и динамический предел текучести в 3.7 и 2.6 раза соответственно, и откольную прочность в 1.5 раза, по сравнению с ее значением в крупнокристаллическом состоянии.

Представлены результаты исследования структуры и химического состава высокоэнтропийных сплавов GdTbDyHoSc и GdTbDyHoY эквиатомного состава, которые рассматривают в качестве материалов для магнитных генераторов холода. Методом дифференциальной сканирующей калориметрии определены температуры солидуса и ликвидуса изучаемых сплавов. На основании этих данных выбран экспериментальный режим термоциклической обработки. Признаков разрушения сплавов после пяти циклов испытаний на термостойкость в режиме: выдержка 15 мин при 1073 K (~0.6 от температуры плавления) с последующей закалкой в воду комнатной температуры, не наблюдали. Установлено, что примененная термообработка привела к повышению твердости сплавов в 2–3 раза и снижению износостойкости в 4–40 раз в зависимости от состава сплавов и числа циклов термической обработки. Существенное изменение свойств сплавов связано с образованием оксидов типа РЗМ₂О₃ не только на поверхности сплавов, но и в их объеме, что обусловлено высокой химической активностью редкоземельных металлов. Представленные данные будут полезны для разработки режимов термической и термомеханической обработки изученных сплавов.