Том 124, № 5 (2023)

Методом Монте-Карло проведено исследование влияния магнитного поля на фазовые переходы двумерной фрустрированной модели Поттса с числом состояний спина q = 4 на гексагональной решетке. Исследования проведены для широкого интервала изменения магнитного поля. Получены магнитные структуры основного состояния в рассмотренном интервале поля. Построена зависимость намагниченности от величины магнитного поля. Обнаружено, что внешнее магнитное поле приводит к появлению фазового перехода первого рода. Показано, что сильное магнитное поле снимает вырождение основного состояния и подавляет фазовый переход в системе.

Проведено теоретическое и экспериментальное исследование зависимости магнитосопротивления для двух спин-туннельных переходов (СТП) эллипсоидальной формы. Экспериментально подобран режим одностороннего однородного перемагничивания СТП эллипсоидальной формы с различным аспектным отношением. Это позволяет, несмотря на обратное неоднородное перемагничивание, вычислить магнитные параметры данных элементов, развив теорию Стонера–Вольфарта.

Экспериментально получены электродинамические, квазистатические петли магнитного гистерезиса и вид доменной текстуры монокристаллической пластины. С помощью математического моделирования показано изменение динамического магнитного гистерезиса (энергия магнитных потерь, приходящаяся на единицу объема образца за цикл перемагничивания) в зависимости от частоты магнитного поля. Эта зависимость обусловлена инерционностью намагниченности образца. С изменением частоты динамический магнитный гистерезис может существенно отличаться от гистерезиса при квазистатическом перемагничивании.

Обсуждаются результаты теоретического исследования структурных и динамических параметров поверхностных фаз (адсорбционной и фазы поверхностного сплава), формирующихся при адсорбции 0.33 монослоя Pb на Ni(111). Расчеты выполнялись с использованием межатомных потенциалов, получаемых в рамках метода внедренного атома. Анализ стабильности поверхностных фаз проводился на основе данных о равновесной атомной конфигурации, фононных спектрах, локальной плотности фононных состояний и поляризации локализованных колебательных мод. Показано, что из двух возможных поверхностных фаз, поверхностный сплав Pb–Ni обладает наибольшей динамической стабильностью.

Частицами нано- и субнанометрового размеров получены метастабильные твердые растворы металлов. Отмечено влияние размеров атомов второго элемента на многократное увеличение растворимости и предельную концентрацию в растворителе вне зависимости от типа кристаллической решетки. Так предельная растворимость свинца (r_Pb = 0.935 нм) в ниобии (r_Nb = 0.625 нм) составляет 23.0 ат. %, кадмия (r_Cd = 0.1727 нм) в ниобии – 64.0 ат. %. Далее происходит аморфизация матричного металла. При сравнении метастабильных твердых растворов с равновесными системами, для которых существуют правила Юм–Розери, имеет место образование сплавов из металлов с различными типами кристаллической решетки. Во многих случаях не соблюдается пятнадцатипроцентный предел разницы размеров атомов металлов. Преобладает несоответствие сплавов по валентности металлов и единичные случаи по разности электроотрицательности. На основании анализа признаков сплавов, изготовленных напылением ультрадисперсными частицами, следует отметить возможность расширения границ критериев Юм–Розери для метастабильных сплавов по сравнению с их равновесными аналогами, что открывает возможность отклонения от традиционного способа прогнозирования получения материалов.

Рассмотрены особенности структуры и фазового состава коррозионностойкой хромоникелевой (в мас. %: 16.80 Cr; 8.44 Ni) аустенитной стали, подвергнутой цементации в плазме электронного пучка при температурах 350 и 500°C, фрикционной обработке скользящим индентором и комбинированным обработкам, включающим фрикционную обработку и плазменную цементацию. Установлено, что плазменная цементация приводит к образованию модифицированного поверхностного слоя, состоящего из обогащенного углеродом аустенита и карбидов (Cr₂₃C₆, Fe₃C), при этом образование γ_C-фазы наблюдается только при температуре 350°C. Глубина модифицированного слоя увеличивается с ростом температуры цементации. Показано, что комбинированную обработку, включающую фрикционную обработку и плазменную цементацию, целесообразно проводить при температуре цементации 350°C, поскольку в этом случае сохраняется сформированная в результате фрикционной обработки деформированная структура, а выделяющиеся карбиды остаются высокодисперсными. При этом фрикционная обработка должна обеспечивать формирование максимально глубокого диффузионно-активного слоя с дисперсной структурой.

Работа посвящена исследованию особенностей выделения {111}_α пластин Ω-фазы в Al–Cu–Mg сплаве с отношением Cu/Mg > 10 и низким содержанием Si. Впервые было установлено, что в отличие от Al–Cu–Mg-сплавов с добавлением Ag, в исследованном сплаве выделение наноразмерных пластин с габитусной плоскостью {111}_α происходит по гетерогенному механизму, а именно вдоль малоугловых границ, линий дислокаций и на межфазной границе раздела θ′-фаза/Al-матрица.

Методом дифракции нейтронов проведено исследование остаточных напряжений в пластинах из коррозионностойкой мартенситной стали AISI 410 (в мас. % 0.15С, 13Cr, <1Mn, <1Si, основа Fe), полученных путем прямого лазерного выращивания. Пластины выращивались на жестких подложках, которые обычно используются на практике при производстве крупногабаритных деталей. Показано, что в пластинах разной толщины (2.4 и 7.2 мм) и одинакового размера по длине и ширине (70 × 30 мм) кривые распределения напряжений по форме имеют большое сходство, однако напряжения в пластине толщиной 7.2 мм ниже, чем в пластине толщиной 2.4 мм. В обеих пластинах (2.4/7.2 мм) максимальные растягивающие нормальные напряжения (~450/350 МПа) образуются вблизи боковых ребер у подложки. Максимальные растягивающие продольные напряжения (~400/250 МПа) образуются в средней части пластины вблизи верхнего ребра. В средней части пластины толщиной 7.2 мм имеется распределение напряжений по толщине: напряжения вблизи боковых поверхностей выше, чем в середине толщины. При приближении к ребрам пластины распределение по толщине становится более однородным. Характер распределения напряжений в пластинах, полученных методом прямого лазерного выращивания, сильно зависит от жесткости подложки и в меньшей степени от материала и технологии выращивания.