Кинетика старения медно-бериллиевых сплавов в постоянном магнитном поле

Петров, Сергей Степанович

Кинетика старения медно-бериллиевых сплавов в постоянном магнитном поле тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Петров, Сергей Степанович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Самара МЕСТО ЗАЩИТЫ

2011 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.07 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Кинетика старения медно-бериллиевых сплавов в постоянном магнитном поле»

Автореферат диссертации на тему "Кинетика старения медно-бериллиевых сплавов в постоянном магнитном поле"

На правах рукописи

005002273

Петров Сергей Степанович

КИНЕТИКА СТАРЕНИЯ МЕДНО-БЕРИЛЛИЕВЫХ СПЛАВОВ В ПОСТОЯННОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ

01.04.07 - Физика конденсированного состояния

1 7 НОЯ 2011

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Самара-2011

005002273

ФГКОУНППВТЛНеНа 1Ш Кафедре <<ФИЗИКа ТВерД0Г0 тела и неравновесных систем» Ф1 ьиу НПО «Самарский государственный университет».

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор Покоев Александр Владимирович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Муратов Владимир Сергеевич

кандидат физико-математических наук, доцент Рясный Александр Валентинович

Ведущая организация:

ФГБОУ ВПО «Тольяттннский государственный университет»

(г. Тольятти)

Защита диссертации состоится «02» декабря 2011 г. в 16:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.217.01 при ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет» по адресу: 443100, Самара ул Молодогвардейская, 244, Главный корпус, ауд. 500. г ■

Отзывы по данной работе в двух экземплярах, заверенные печатью просим направлять по адресу: Россия, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская 244, Главный ™КмЮ ИМЯ УЧеН°Г° СеКреТарЯ да^ртационного совета Д 212.217.01; факс: (846)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет».

Автореферат разослан «31» октября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д.т.н.

Самборук А.Р.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Повышение износостойкости и прочности металлических сплавов является актуальной задачей современной физики твердого тела и физического материаловедения. Для её практического решения в настоящее время применяются различные методы термообработки, в том числе и технология искусственного старения. Феноменологически улучшение физико-механических свойств сплавов при старении обусловлено процессами распада зафиксированного закалкой пересыщенного состояния сплава. При старении в решетке сплава образуются дисперсные фазы, скорость роста которых контролируется диффузией и зависит от внешних воздействий, в том числе и от приложенного постоянного магнитного поля (ПМП). Экспериментально обнаружен эффект влияния слабых магнитных полей с магнитной энергией порядка Ет«цв-В«кТ (цв - магнетон Бора, В - индукция магнитного поля~1 Тл, к - постоянная Больцмана, Т - абсолютная температура), на микро- и макроскопические свойства различных материалов в том числе и диамагнитных, такие как пробеги дислокаций, внутреннее трение, микротвердость, предел прочности и др., который получил название магнитопластического эффекта (МПЭ) [1-3]. Несмотря на то, что количество экспериментальных данных в этом направлении постоянно увеличивается, до сих пор не установлены механизмы возникновения МПЭ в металлах и сплавах. Предпринимаются попытки объяснения МПЭ с точки зрения спин-зависимых реакций дефектов [4, 5].

Ранее в работах [6, 7] было установлено, что ПМП, наложенное на процесс старения бериллиевой бронзы БрБ-2, оказывает существенное влияние на ее структуру и свойства. В частности, ПМП увеличивает микротвердость состаренного сплава до 30 %, изменяет микроструктуру сплава, размер и количество фазовых выделений, которые с различной эффективностью оказывают сопротивление движущимся дислокациям, т.е. в итоге формируется post МПЭ. Кроме того, в работах [8, 9] методом малоуглового рассеяния поляризованных нейтронов показано, что наложение ПМП на процесс старения in situ изменяет кинетику фазообразования в этом сплаве. Однако на данный момент не выяснена природа столь значительной реакции диамагнитного сплава БрБ-2 на приложенное ПМП.

Так как сплав бериллиевой бронзы БрБ-2 является техническим, в его состав кроме основных элементов - меди и бериллия - входят другие примеси, причем некоторые из них относятся к ферромагнитным (например, Ni -0.3 вес. %). Физическая интерпретация наблюдаемых эффектов при этом осложняется и становится неоднозначной, поскольку наличие ферромагнитных примесей может заметно повлиять на эффективность воздействия ПМП на процессы старения и, следовательно, изменить свойства сплава. Для изучения кинетики старения медно-бериллиевых сплавов и выяснения физической природы возникновения МПЭ в рамках представленной диссертационной работы из высокочистых паспортизированных материалов были изготовлены и исследованы пять модельных бинарных медно-бериллиевых сплавов с содержанием бериллия 0.5, 1.0, 1.6, 2.7, 3.0 вес. % и с максимальным суммарным содержанием ферромагнитных примесей не более 0.035 вес. %.

Основная цель работы: Комплексное экспериментальное исследование кинетики старения бинарных медно-бериллиевых сплавов с концентрацией бериллия 0.5, 1.0, 1.6, 2.7, 3.0 вес. % в ПМП и выяснение физической природы МПЭ в данных сплавах. Для достижения этой цели необходимо было решить следующие основные

задачи:

1. Обосновать состав, технические условия выплавки и подготовить образцы бинарного сплава Cu-Be с различной концентрацией бериллия, удовлетворяющие необходимым требованиям по «чистоте» сплава и составу примесей.

2. Установить наличие и закономерности МПЭ в медно-бериллиевых сплавах с различной концентрацией бериллия, состаренных в ПМП.

3. Комплексом современных физических методов выполнить систематические экспериментальные исследования влияния ПМП на структуру и свойства состаренных медно-бериллиевых сплавов.

4. Выявить и сформулировать основные закономерности кинетики процесса старения медно-бериллиевых сплавов в условиях наложения ПМП.

5. Дать физическую интерпретацию наиболее вероятных механизмов влияния ПМП на старение медно-бериллиевых сплавов.

Научная новизна: Анализ существующих литературных данных показал, что сведения о влиянии ПМП на процессы старения и МПЭ медно-бериллиевых сплавов весьма ограничены. В настоящей работе:

1. Получены систематические экспериментальные данные по влиянию ПМП напряженностью 557.2 кА/м (7.0 кЭ) на свойства медно-бериллиевых сплавов с концентрацией бериллия 0.5, 1.0, 1.6, 2.7, 3.0 вес. % Ве, состаренных при температуре 300 СС и времени старения от 0.17 до 2 ч.

2. Установлены наличие, величина и экспериментальные закономерности МПЭ в медно-бериллиевых сплавах с различной концентрацией бериллия, доказывающие, что ПМП может оказывать заметное влияние на характеристики сплавов и быть эффективным фактором воздействия в формировании заданных свойств.

3. Установлена концентрационная зависимость МПЭ состаренных медно-бериллиевых сплавов, которая показывает, что увеличение концентрации бериллия от 0.5 до 3.0 вес. % приводит к существенному изменению размера зерна, параметров тонкой структуры, микротвердости и фазового состава.

4. При совокупном анализе результатов настоящей работы и литературных данных установлено, что наличие легирующей примеси никеля в медно-бериллиевых сплавах приводит к увеличению МПЭ.

5. На основе данных комплексного экспериментального исследования предложены и качественно обоснованы механизмы влияния ПМП на кинетику старения медно-бериллиевых сплавов, основанные на структурной эволюции магниточувствительных центров, ответственных за МПЭ в медно-бериллиевых сплавах.

Практическая значимость заключается в том, что результаты работы будут иметь значение для создания новых и развития существующих технологий термомагнитной обработки неферромагнитных медных сплавов. Они могут служить физической основой для создания методов магнитного управления процессами фазообразования и агрегации при старении медно-бериллиевых сплавов. Результаты комплексных экспериментальных исследований имеют прикладное значение для авиационно-космической, машиностроительной и нефтяной промышленности. Они могут быть использованы при изготовлении узлов и деталей, обрабатываемых давлением в горячем и холодном состоянии, которые требуют высоких трибологических и прочностных свойств при многократных циклических и вибрационных нагрузках, отсутствия остаточной намагниченности, устойчивость против коррозии в атмосферных условиях.

Особенно перспективно использование результатов работы для развития спинтроники в направлении создания магниточувствителышх кластеров, атомная структура которых чувствительна к наличию магнитного поля, и на основе которых могут быть разработаны малоатомные ячейки памяти, способные "переключаться" сравнительно слабым полем при высоких температурах [10].

Совокупный анализ всех полученных экспериментальных данных, основанный на учете параметров структуры и свойств, таких как размер зерна, магнитопластический эффект, относительные микроискажения, плотность дислокация и фазовый состав позволяет рекомендовать для практического использования следующий состав и режим термомагнитной обработки медно-бериллиевых сплавов: сплав Си-2.7 вес. % Ве, температура - 300 °С, напряженность ПМП - 557.2 кА/м (7.0 кЭ), время старения - 0.5-1 ч.

Достоверность и обоснованность научных результатов настоящей работы подтверждаются использованием комплекса современных апробированных и общепризнанных методов исследования, надежным автоматизированным контролем условий проведения эксперимента и обработки полученных результатов, их повторяемостью и всесторонним анализом, проверкой независимыми методами исследования и сравнением с имеющимися литературными данными.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Наложение ПМП напряженностью 557.2 кА/м (7.0 кЭ) на процесс старения медно-бериллиевых сплавов с концентрацией бериллия от 0.5 до 3.0 вес. % при температуре 300 °С и времени старения от 10 мин до 2 ч приводит к возникновению МПЭ, величина которого по данным измерений микротвердости достигает 15 %.

2. Увеличение исходной концентрации бериллия в состаренных медно-бериллиевых сплавах от 0.5 до 3.0 вес. % приводит к увеличению микротвердости до 3.5 раз, уменьшению размера зерна в 3 раза, агрегированию большего количества фазы у-СиВе.

3. Наложение ПМП на процесс старения медно-бериллиевых сплавов заметно влияет на его кинетику, в результате чего увеличивается средний размер блоков когерентного рассеяния, уменьшаются относительные микродеформации и плотность дислокаций, что приводит к формированию более совершенной структуры матричной и вторичной фазы.

4. Магниточувствительными объектами, по данным нейтронных измерений, которые реагируют на включение-выключение ПМП при старении медно-бериллиевых сплавов, являются кластеры размером ~1 нм.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на международных и всероссийских конференциях различного уровня: «XX Международное Совещание по использованию рассеяния нейтронов в исследованиях конденсированного состояния» (Санкт-Петербург, 2008); XLIII, XLIV и XLV Зимняя Школа ПИЯФ им. Б.П. Константинова РАН (Санкт-Петербург, 2009, 2010, 2011); «Металлофизика, механика материалов, наноструктур и процессов деформирования», МЕТАЛЛДЕФОРМ-2009, (Самара, 2009); XLVIII Международная конференция, посвященная памяти М.А. Криштала «Актуальные проблемы прочности» (Тольятти, 2009); XXI Симпозиум «Современная химическая физика» (Туапсе, 2009); Первые Московские чтения по проблемам прочности и пластичности, посвященные 85-летию со дня рождения профессора B.JI. Инденбома и 90-летию со дня рождения профессора Л.М. Утевского (Москва, 2009); IV и V Международная конференция «Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих

явлении» (Тамбов 2007, 2010); Вторая международная конференция «Наноматериалы и нанотехнологии в металлургии» (Москва, ЦНИИчермет им. И.П. Бардина 201IV на научных конференциях сотрудников СамГУ и научных семинарах кафедры' ФТТиНС

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 печатных работ в том числе 5 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ и тезисы 11 дою,адов 'на международных и всероссийских конференциях и школах.

Личный вклад автора в диссертационную работу. Автору в равной степени принадлежат как полученные экспериментальные результаты, так и анализ выполненных исследований.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из Введения, трех глав, выводов, списка литературы и приложения. Общий объем диссертации 181 страниц текста, включая 33 рисунка, 23 таблицы, список используемои литературы из 149 наименований и приложения на 36 страницах

Диссертационная работа выполнена по плану аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010)» (проект№2.1.1/841). ^ш)»

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во Введении диссертации дается характеристика состояния проблемы обоснование актуальности темы диссертации, ее научная и практическая значимость формулируется цель, задачи исследования и положения, выносимые на защиту

В первой главе сделан литературный обзор по теме диссертации. Приводятся основные современные представления о процессах распада пересыщенного твердого раствора при внешних воздействиях, дан обзор литературных данных по влиянию магнитного поля на свойства медно-бериллиевых сплавов. Рассмотрены существующие в литературе механизмы и модели влияния МП на структуру и свойства немагнитных материалов. Анализируются различные виды дефектов, их электронно-спиновые свойства, способные внести вклад в МПЭ.

Вторая глава посвящена материалам и методикам исследования. В качестве материалов исследования использовали высокочистую паспортизированную бериллиевую лигатуру МБ-1 (ГОСТ 23912-79, Си-10 вес.% Ве, поставлена из НПО «Луч», г. Подольск) и чистую медь марки М00К (ГОСТ 546-2001) из которых в лаборатории прецизионных сплавов ИФМ УрО РАН были выплавлены бинарные сплавы Си-Ве с различной концентрацией бериллия и суммарным содержанием примесеи магнитных элементов не более 0.035 вес. % (см. табл. 1).

Таблица 1

Состав используемых образцов_

Элемент

Си-0.5 вес. % Ве

Си-1.0 вес. % Ве

Си-1.6 вес. % Ве

Си-2.7 вес. % Ве

Си-3.0 вес. % Ве

Си

основной

Ве

0.500

1.000

1.600

2.700

3.000

Ре

0.010

0.020

Со

0.020

<0.010

0.010

<0.010

к;

0.004

<0.010

0.002

<0.010

0.002

0.005

0.004

Предварительно образцы подвергали закалке: образцы одновременно выдерживали в печи в атмосфере воздуха при температуре 800±5 °С в течение 20 мин,

затем охлаждали быстрым погружением в воду при температуре 20±0.5 °С. Старение закаленных образцов проводили при температуре 300+0.5 °С в вакуумной камере при давлении остаточных паров 10"3 Па, времени старения от 10 мин до 2 ч в ПМП напряженностью 7.0+0.1 кЭ (557.2±8.0 кА/м) и без него. Режимы термомагнитной обработки были выбраны на основе литературных данных и ранее проведенных экспериментов на бериллиевой бронзе БрБ-2 [6, 7].

Для исследования эффектов влияния ПМП на свойства медно-бериллиевых сплавов после старения использовали комплекс следующих методов исследования: металлографического, рентгеноструктурного и рентгенофазового анализов, электронной микроскопии, -малоуглового рассеяния нейтронов и измерения микротвердости с компьютерной обработкой результатов измерений.

Металлографические измерения проводились на оптическом микроскопе МИМ-8М, используя увеличение 300 крат. Размер зерна определяли с помощью программы «ВидеоТест Размер-5.0». Относительная ошибка среднего значения размера зерна составляла 15 %. Микротвердость измеряли с помощью микротвердомера HÄUSER. Относительная ошибка среднего значения микротвердости составляла 3-5 %. Рентгенографический анализ выполняли на аппарате ДРОН-2. Съемку и обработку дифрактограмм производили с помощью аппаратно-программного комплекса управления дифрактометром и регистрации" рентгеновских данных. По дифрактограммам рассчитывали параметр решетки остаточной матрицы, концентрацию бериллия в ней, параметры тонкой структуры и фазовый состав исследуемых сплавов. Относительная ошибка измерения отдельного значения параметра решетки и концентрации бериллия в остаточной матрице - 0.03 % и 7 %, соответственно. Электронно-микроскопические измерения проводили на электронном микроскопе ЭМВ-100 Б при общем увеличении х20000 крат с использованием метода тонких фольг на просвет.

Эксперименты по малоугловому рассеянию нейтронов в процессе искусственного старения медно-бериллиевых сплавов выполнены на установке малоуглового рассеяния поляризованных нейтронов ВЕКТОР (ПИЯФ им. Б.П. Константинова, реактор ВВР-М, Гатчина) на длине волны 7=9.2 Ä (А>7/.=0.25). В данных экспериментах рассеяние нейтронов регистрировалось в диапазоне переданных импульсов 0.005<q<0.03 А"1. Трансмиссию нейтронов регистрировали центральным счетчиком (q=0) с телесным углом П0к7хЮ" рад и импульсным разрешением 0<q<0.002 А'1. Для старения in situ с ПМП образцы помещали в нагреватель, который вакуумировали, заполняли гелием в качестве теплообменного газа и помещался в ПМП. Напряженность ПМП составляла 5.3+0.1 кЭ (422+7 кА/м) и имела горизонтальное направление. Время измерения одного спектра рассеяния во всем угловом диапазоне детектора составляло 10 минут, а среднестатистическая ошибка измерений при этом не превышала 1.5-10" %.

Третья глава посвящена описанию полученных экспериментальных данных и качественных теоретических представлений о механизмах влияния ПМП на кинетику фазообразования при старении медно-бериллиевых сплавов.

Металлографическое исследование структуры медно-бериллиевых сплавов показало, что в исходном закаленном состоянии структура сплавов Си-0.5, 1.0, 1.6, 2.7 вес. % Be выявляется в виде однородной матрицы а-твердого раствора с большим количеством хаотически ориентированных зерен. Для медно-бериллиевого сплава Си-3.0 вес. % Be структура представляет собой мелкозернистый твердый раствор, зерна которого также имеют различную ориентировку по отношению к поверхности

образца, но имеют более округлую форму и не содержат тройных стыков Это свидетельствует о двухфазном состоянии сплава в закаленном состоянии. Средний размер зерен в закаленных образцах колеблется в пределах 25-И 20 мкм и с увеличением концентрации бериллия наблюдается его уменьшение, что объясняется ростом внутренних напряжений в сплаве, вызванных большим размерным атомным фактором (11.5 %) меди и бериллия. Наложение ПМП на процесс старения не оказывает существенного влияния на микроструктуру сплавов, однако отмечено что оно повышает травимость поверхности и вызывает размытие границ зерен.

Методом измерения микротвердости были получены временные зависимости МПЭ в медно-бериллиевых сплавах Си-0.5, 1.0, 1.6, 2.7, 3.0 вес. % Ве, после термической и термомагнитной обработки различной длительности. Среднее

значение микротвердости закаленного образца составило 85, 90 145 175 250 кГ/мм2

соответственно для сплавов Си-0.5, 1.0, 1.6, 2.7, 3.0 вес. % Ве. Это 'указывает о существенном влиянии концентрации бериллия в сплаве на уровень его микротвердости в закаленном .состоянии.

В процессе старения микротвердость сплавов претерпевает существенные изменения. Полученные зависимости можно разбить на две группы: к первой можно отнести сплавы Си-0.5 и 1.0 вес. % Ве, ко второй - сплавы Си-1.6, 2.7, 3.0 вес. % Ве Для первой группы сплавов (рис. 1 а) характерно незначительное изменение микротвердости в процессе старения связанное с небольшим содержанием бериллия и, как следствие, малым количеством образовавшейся фазы у-СиВе.

0.5

1.5

0 0.5 1 15 1

».«I — - — ,<ч

Рис. 1. Зависимость микротвердости медно-бериллиевых сплавов от времени старения: а - Си-0.5 вес. % Ве; б - Си-2.7 вес. % Ве

Вторая группа отличается тем, что после старения 0.17 ч микротвердость сплавов резко возрастает (рис. 1 б), а увеличение длительности старения до 2 часов приводит к стабилизации структуры сплава за счет процессов фазового старения и совершенствования тонкой структуры сплава, что приводит к незначительному изменению микротвердости. Такое поведение микротвердости от времени старения позволяет сделать вывод о том, что основная доля процесса старения происходит в первые 0.17-0.5 ч отжига.

Анализ полученных результатов показывает, что с увеличением содержания бериллия в сплаве от 0.5 до 3.0 вес. % Ве микротвердость возрастает примерно в 3.5 раза. Это связано с большим количеством образовавшихся при старении новой фазы и дефектов структуры. Наложение ПМП на процесс старения рассмотренных сплавов приводит к уменьшению микротвердости сплавов Си-0.5, 1.0 вес. % Ве до 15 %. С увеличением концентрации бериллия в сплаве до 3.0 вес. % эффект влияния ПМП уменьшается и теряет ярко выраженный характер в отличие от бериллиевой бронзы, где наложение ПМП всегда приводило к существенному увеличению микротвердости

[6, 7]. Так как принципиальное отличие бериллиевой бронзы БрБ-2 от исследуемых медно-бериллиевых сплавов заключается в содержании примеси никеля (-0.3 вес. %), то из вышесказанного можно сделать вывод об особой роли малых добавок никеля в формировании величины МПЭ, что дает основания для дальнейшего продолжения

исследования в данном направлении.

Методом рентгеноструктупного анализа исследовано влияние ПМП и времени старения на величину микродеформации, среднего размера блоков когерентного рассеяния, плотности дислокаций методом аппроксимации дифракционных рентгеновских линий, параметра решетки и средней концентрации бериллия в остаточной матрице, а так же на фазовый состав при старении медно-бериллиевых сплавов Си-0.5, 1.0, 1.6, 2.7, 3.0 вес. % Ве. Полученные данные показывают, что средний размер блоков когерентного рассеяния при наложении ПМП практически всегда больше, чем без него, а величина относительной микродеформации и плотность дислокаций в ПМП - меньше. Экстремальные значения зависимостей параметров тонкой структуры достигаются при малых временах старения (0.17-0.5 ч), что коррелирует с ранее полученными результатами измерений микротвердости.

Данные, полученные методом рентгеноструктурного анализа, дают полное представление о закономерностях изменения параметра решетки сплавов после старения в ПМП и без него. В закаленном состоянии параметр решетки составляет 3.609, 3.596, 3.589, 3.574, 3.577 А, соответственно для сплавов Си-0.5, 1.0, 1.6, 2.7 и 3.0 вес. % Ве. Из-за малого содержания бериллия в сплаве Си-0.5, 1.0 вес. % Ве (рис. 2 а) значение параметра решетки близко к значению для чистой меди и в процессе старения практически не изменяется.

а з,б15 о

- 3,605 и

- 3.595

Н=0кЭ 3.585 •■■о--- 11-0 к'.

- н=7 кЭ ! Н=" кЭ

- ----Си 3.575 ----Си

.......... —|—.....—■—1— 3.565

0 0,5 1 1.5 2 0 0,5 1 1.5 ( ч 2

Рис. 2. Зависимость параметра решетки медно-бериллиевых сплавов от времени старения при температуре 300 "С: а - Си-0.5 вес. % Ве; б - Си-2.7 вес. % Ве

Для сплавов Си-1.6, 2.7, 3.0 вес. % Ве (рис. 2 б) наблюдается резкое увеличение параметра решетки в первые 0.17-0.5 ч отжига. Дальнейшее увеличение времени отжига не приводит к значительному изменению параметра решетки остаточной матрицы. Это еще раз подтверждает, что основная доля процесса старения происходит в первые минуты отжига. Наложение ПМП на процесс старения медно-бериллиевых сплавов практически не влияет на величину параметра решетки. Это говорит о том, что ПМП не увеличивает полноту процесса старения и переход атомов бериллия из раствора в обогащенные зоны фазовых выделений. Сравнивая значения параметров решетки в закаленном состоянии для всех исследуемых сплавов, можно сказать, что уровень значений различен и существенным образом зависит от количественного содержания бериллия в сплаве.

По параметру решетки сплавов выполнен расчет концентрации бериллия в

остаточной матрице в зависимости от времени старения в ПМП и без него В закаленном состоянии концентрация бериллия в матрице для медно-бериллиевых сплавов равнялась 2.0, 6.3, 8.5, 13.6, 12.8 ат. %, соответственно для составов Си-0 5 1.0, 1.6, 2.7, 3.0 вес. % Ве. Для сплавов Си-0.5 и 1.0 вес. % Ве концентрация бериллия в остаточной матрице слабо зависит от времени старения (рис. 3 а), это обусловлено тем, что она близка к пределу растворимости бериллия в меди при данной температуре.

15,0 12.0

9,0 6,0 3.0 0,0

0.5

1.5

1,4 2 0 0.5 1 1.5 2

Рис. 3. Зависимость концентрации бериллия в остаточной материнской матрице медно-бериллиевых сплавов от времени старения при температуре 300 °С" а - Си-0 5 вес. % Ве; б - Си-2.7 вес. % Ве

Для остальных сплавов наблюдается резкое уменьшение концентрации бериллия в остаточной матрице (рис. 3 б) как в ПМП, так и без него в первые 10 минут отжига что связанно с уходом атомов бериллия из матрицы в фазовые выделения' Дальнейшее увеличение времени старения не приводит к значительному изменению концентрации бериллия в остаточной матрице, однако следует отметить что она также стремится к значению предела растворимости бериллия в меди для данной температуры. Анализ полученных данных выявил наличие корреляции параметра решетки и концентрации бериллия в остаточной матрице со значениями микротвердости.

Методом рентгеноФазового анализа было исследовано влияние ПМП и времени старения на фазовый состав медно-бериллиевых сплавов с концентрацией бериллия 1.0, 1.6, 2.7 и 3.0 вес. %. РФА сплава Си-0.5 вес. % Ве не проводился в связи с тем что, содержание бериллия в данном сплаве недостаточно для образования новой фазы в количестве, необходимом для ее достоверной регистрации и идентификации.

Метод РФА показал, что на дифрактограммах закалённых образцов сплавов Си-1.0, 1.6, 2.7 вес.% Ве проявляются только линии а-твёрдого раствора на основе меди, смещённые в сторону больших углов относительно линий чистой меди (рис. 4).' Данное смещение линий обусловлено наличием в твердом растворе меди атомов бериллия, которые являются примесью замещения. Размер атомов бериллия на 11.5 % меньше атомов меди, что приводит к уменьшению параметра кристаллической решетки сплава и, как следствие, к смещению линий на дифрактограммах. Причём чем больше концентрация бериллия в сплаве, тем больше наблюдаемое смещение линий а-твёрдого раствора на основе меди. Линий, соответствующих новым фазам, не обнаружено. На дифрактограмме сплава Си-3.0 вес. % Ве, появляются линии^ соответствующие промежуточной р-фазе. Это объясняется большой исходной

концентрацией бериллия в данном сплаве.

В процессе старения, атомы бериллия уходят из матрицы меди в зоны обогащения и фазовые выделения, вследствие чего, изменяется фазовый состав сплава. Рассмотрим кинетику изменений фазового состава состаренных Cu-Be сплавов. При старении Cu-Be сплавов, происходит смещение линий а-твёрдого раствора в сторону меньших углов, по сравнению с закалённым образцом, причем, с ростом времени старения, данное смешение возрастает. Кроме этого, анализ формы линии показывает, что с увеличением длительности старения их интенсивность увеличивается, а полуширина уменьшается, что закономерно для процесса старения. Увеличение концентрации бериллия приводит к появлению линий, соответствующих у-CuBe фазе, что свидетельствует о росте ее количества в процессе старения. Наложение ПМП на все временные режимы процесса старения приводит к увеличению смещений линий a-твёрдого раствора в сторону меньших углов по сравнению к линиям образцов, отожженных без поля, и к появлению большего числа линий, соответствующих у-CuBe фазе (рис. 4).

a-Cu (311)

j a-Cu (222)

Рис. 4. Дифрактограмма образца Си-2.7 вес. % Ве, состаренного 1 час при температуре 300 °С: а - без ПМП; б - в ПМП напряженностью 7 кЭ

На рис. 4 символами a-Cu обозначены линии a-твердого раствора замещения бериллия в меди, а у-CuBe - линии соответствующие новой выделившийся фазе.

Таблица 2

РСА образца Си-2.7 вес. % Ве, состаренного без поля (Н=0 кЭ, t=l ч, Т=300 °С)

0, град 29, град 1,% Р, град ^табл.э HKL Фаза

20.14 40.27 6 2.0322 2.598 2.73 100а у-СиВе

25.74 51.47 100 0.9600 2.060 2.08 111а a-Cu

29.47 58.93 25 0.8583 1.818 1.8 200а a-Cu

44.54 89.08 16 2.8271 1.275 1.28 220а a-Cu

55.48 110.96 16 2.8994 1.087 1.09 311а a-Cu

Таблица 3

РСА образца Си-2.7 вес. % Ве, состаренного в поле (Н=7 кЭ, 1=1 ч, Т=300 °С)

0, град 20, град 1,% Р, град ^ЭКСП.» Á ¿табл.! Á HKL Фаза

19.32 38.64 7 . 0.6798 2.704 2.73 100а у-СиВе

25.46 50.92 100 0.7147 2.081 2.08 111а а-Си

27.97 55.94 7 1.0126 1.907 1.93 110а у-СиВе

29.74 59.47 31 1.3794 1.803 1.8 200а а-Си

44.61 89.21 17 1.762 1.274 1.28 220а а-Си

55.41 110.82 20 2.6591 1.087 1.09 311а а-Си

59.31 118.62 7 1.5304 1.040 1.04 222а а-Си

Дополнительно можно отметить, что на дифрактограммах образцов, состаренных в ПМП, наблюдается значительное уменьшение полуширины линий а-твёрдого раствора по сравнению со случаем отсутствия ПМП. Данный факт свидетельствует о более интенсивном процессе формирования совершенной и однородной структуры сплава, а также об уменьшении искажений и внутренних напряжений в кристаллической решётке при старении в ПМП.

Анализ результатов РФА показал, что с увеличением концентрации бериллия растет количество фазы у-СиВе, формируется её кристаллическая решетка и теряется когерентная связь с остаточной матрицей. Наложение ПМП на те же режимы термической обработки приводит к активизации процесса старения сплава, что выражается в более интенсивном процессе формирования новой фазы. Однако характер и особенности формирования структуры выделившейся фазы остаются невыясненными из-за их малой интенсивности и малых углов отражения. В связи с этим возникает необходимость в применении метода прямого наблюдения микроструктуры сплава, например, с использованием просвечивающей электронной микроскопии. Этот метод позволяет изучать особенности формирования у-фазы СиВе в сплаве. Дополнительная информация о характере распада пересыщенного твердого раствора может быть получена из анализа картин микродифракции.

Методом просвечивающей электронной микроскопии выполнено исследование структуры и фазового состава медно-бериллиевого сплава Си-2.7 вес. % Ве состаренного при температуре старения - 300 °С, времени старения - 0.17 ч и напряженности ПМП 0-7 кЭ.'

В исходном закаленном (800 °С в воду 20 °С) состоянии структура сплава Си-2.7 вес.% Ве представляет собой однородный твердый раствор бериллия в меди, наблюдаются границы зерен, двойники, контуры экстинкции, фрагменты мозаики, блоки когерентного рассеяния (рис. 5 а, б). Расшифровка электронограммы (рис. 5 в) показала наличие кристаллической ГЦК решетки а-твердого раствора на основе меди, межплоскостные расстояния, которого меньше соответствующих значений для чистой меди.

Анализ структуры сплава, состаренного после закалки при температуре 300 °С, 0.17 час (рис. 6 а, б), в отсутствии ПМП указывает на то, что структура претерпевает существенные изменения: наряду со структурой чистой а-матрицы, наблюдается тенденция к образованию модулированной структуры. Такая структура наблюдается при спинодалыюм распаде а-твердого раствора. Результаты расчета электронограммы этого сплава (рис. 6 в) показали, что вся матрица представляет собой преимущественно однородный а-твердый раствор. В тоже время наблюдаются

тяжи у основных рефлексов, а также присутствие рефлексов от новой у-СиВе фазы. Тяжи свидетельствуют о наличии тонких дефектных участков, возможно переходных когерентно связанных областей между фазовыми выделениями и остаточным твердым раствором.

б - микроструктура; в -

а б с

Рис. 6. Сплав Си-2.7 вес.% Ве, состаренный без ПМП при температуре 300 °С и времени старения 0.17 ч: а, б - микроструктура; в - электронограмма

О б

Рис. 5. Сплав Си-2.7 вес.% Ве после закалки: а, электронограмма

С! б е

Рис. 7. Сплав Си-2.7 вес.% Ве, состаренный в ПМП с напряженностью 7 кЭ при температуре 300 °С и времени старения 0.17 ч: а, б - микроструктура; в -электронограмма

Наложение ПМП на этот режим старения оказывает активное воздействие на структуру и свойства сплава, что приводит к активизации процесса распада а-твердого раствора: структура сплава распадается на светлые и темные области. Темные области, травление которых идет медленнее, разделены светлыми,

располагающимися группами'параллельными линиями (рис. 7 а, б). Расшифровка электронограмм (рис. 7 е) показывает, что при данном режиме термомагнитной обработки наблюдаются рефлексы выделившейся фазы у-СиВе двух плоскостей в отличие от отжига без поля (рис. 6 в). Отсутствие тяжей у основных рефлексов а-твердого раствора свидетельствует о более сформированной кристаллической решетки и потере когерентности между остаточной матрицей сплава и фазовыми выделениями.

Таким образом, можно сделать вывод, что при наложении ПМП напряженностью 7 кЭ, наблюдается активизация процесса старения по сравнению со старением без ПМП. Электронно-микроскопическим методом зарегистрированы рефлексы упрочняющей фазы у-СиВе и наблюдается образование направленной модулированной структуры, что подтверждает и дополняет данные, полученные методом рентгенофазового анализа, но, однако, не дает полного понимания влияния ПМП на кинетику старения медно-бериллиевых сплавов. Для установления элементарных электронно-спиновых механизмов влияния ПМП на кинетику старения и фазообразование в медно-бериллиевых сплавах в настоящей работе впервые выполнено экспериментальное исследование малоуглового рассеяния (МУР) и трансмиссии поляризованных нейтронов.

Малоугловое рассеяние поляризованных нейтронов измеряли в процессе старения медно-бериллиевых сплавов Си-0.5, 1.0, 1.6, 2.7, 3.0 вес. % Be непосредственно в моменты включения-выключения ПМП, т.е. in situ.

В состоянии закалки для всех образцов выполнены измерения импульсной зависимости интенсивности малоуглового рассеяния нейтронов в сравнении с инструментальной импульсной шириной пучка без образца. Полученные значения интенсивностей, нормированные на максимальные значения интенсивности при q-0 для каждого из образцов, представлены на рисунке 8 а.

Рис. 8. Импульсные зависимости рассеяния нейтронов: а - состояние закалки и инструментальная кривая; б - после отжига при Т=300 °С с модуляцией ПМП

Для образцов Си-0.5, 1.6 вес. % Ве наблюдается уширение кривой рассеяния во всем диапазоне изменений я в исходном состоянии по сравнению с инструментальным рассеянием. На образцах Си-1.0, 2.7 и 3.0 вес. % Ве рассеяние близко к инструментальному, причем рассеяние несколько увеличивается последовательно от образца Си-3.0 вес. % Ве к образцам Си-2.7 вес. % Ве и Си-1.0 вес. % Ве соответственно, что связано с большей величиной сечения рассеяния тепловых нейтронов на ядрах меди по сравнению с сечением рассеяния на ядрах

_t _l ■ »--

-0,02 -0,01 0,00 0,01 0,02

-0 02 -0.01 0,00 0.01 0,02 Ч: А '

бериллия. Далее образцы подвергли продолжительным отжигам с целью старения in situ с «модуляцией» магнитным полем (типа включение-выключение ПМП) этого процесса и одновременным измерением импульсных зависимостей МУР и трансмиссии нейтронов образцов. Период модуляции магнитным полем равен 6 часам^ при этом в первой половине периода напряженность ПМП равна 5.3 кЭ, а во второй половине - 0. Выбор такого режима модуляции обусловлен требованиями обеспечения достаточной точности за счет набора необходимого количества импульсов регистрирующим устройством. Результаты измерений импульсных зависимостей рассеяния нейтронов для всех образцов после термомагнитной обработки представлены на рис. 8 б. Как видно из рис. 8 б наблюдается существенное различие импульсных зависимостей рассеяния нейтронов, как по величине, так и по форме на образцах первой (Си-0.5, 1.0 вес. % Be) и второй (Си-1.6, 2.7, 3.0 вес. % Be) групп. Из приведенных результатов виден рост рассеяния нейтронов с увеличением концентрации бериллия, что характерно для всех исследованных сплавов от 0.5 до 3.0 вес. % Be.

Оценим влияние ПМП на результаты измерений МУР и трансмиссии нейтронов в исследуемых сплавах. Как и в случае бериллиевой бронзы БрБ-2 [8, 9] установлено, что ПМП не оказывает заметного влияния на МУР, но существенно влияет на временную зависимость трансмиссии. Как и в результатах полученных другими методами исследования, результаты измерений интенсивности трансмиссии можно разделить на две группы в зависимости от концентрации бериллия: первая соответствует сплавам Си-0.5, 1.0 вес. % Be (рис. 9 а); вторая Си-1.6, 2.7, 3.0 вес. % Be (рис. 10 а).

Для первой группы образцов можно отметить значительное изменение хода кривой трансмиссии в зависимости от включения и выключения ПМП (рис. 9 а). При включении ПМП трансмиссия нейтронов начинает возрастать, а при выключении -возвращается в исходное состояние.

Рис. 9. Временные зависимости трансмиссии нейтронов (а) и её наклонов (б) при модуляции внешним ПМП напряженностью 5.25 кЭ в процессе отжига сплава Си-0.5 вес. % Ве при температуре 300 °С

Для образцов второй группы характерно резкое уменьшение трансмиссии нейтронов в первые 3 часа эксперимента (рис. 10 а), обусловленное рассеянием на образующихся фазах. Оценивая влияние ПМП на трансмиссию нейтронов (на последующем участке от 3 часов) можно отметить, что ПМП влияет на наклоны трансмиссии во временных полупериодах модуляции ПМП при постоянной температуре. Отдельные участки временной зависимости трансмиссии (в ПМП и без него) аппроксимировались линейной функцией, тангенс угла наклона (далее наклон)

которой принимался за характеристику изменения трансмиссии. На рис. 9 б, 10 б приведены значения этих наклонов для образцов Си-0.5 и 2.7 вес. % Ве.

«1.06 £1.04 ° 102 I 1.00

I 0 .98 | 0.96 ¡2-0 0.92 0.90 0.88

«0.0004 ¡5 0.0003 * 0.0002 о 0.0001 Я 0 -0.0001 -0.0002 -0.0003 -0.0004

Ш1ШШ1№

1-4-

о Н=0 кЭ ■ Н=7 кЭ

1Т1

5 5 5

1,ч

Рис. 10. Временные зависимости трансмиссии нейтронов (а) и её наклонов (б) при модуляции внешнего ПМП напряженностью 5,25 кЭ в процессе отжига сплава Си-2.7 вес. % Ве при температуре 300 °С

Как видно на рис. 9 6, 10 б, величина наклонов трансмиссии в присутствии ПМП всегда больше чем без него, что связано с различиями в кинетике роста фазовых выделений в процессе старения образца в ПМП. Так как трансмиссия определяется, как отношение интенсивности прошедшего нейтронного пучка к интенсивности падающего при я=0, то её увеличение будет являться следствием уменьшения концентрации рассеивающих центров. Исходя из того факта, что каких-либо изменений в МУР при включении ПМП не наблюдается, увеличение трансмиссии будет происходить за счет уменьшения рассеяния в области больших углов. Из законов дифракции следует, что размеры объектов рассеивающих на большие углы должны быть соизмеримы с длинной волны падающего излучения. В данном случае это будут размеры 110=4=10 А. Следовательно, подобное изменение трансмиссии под действием ПМП может быть объяснено только уменьшением концентрации рассеивающих центров (нанокластеров) масштаба Яо~10 А=1 нм.

Таким образом, полученные и уже имеющиеся экспериментальные данные [6, 7] позволяют сделать вывод о значительном влиянии ПМП на кинетику старения и фазообразования медно-бериллиевых сплавов.

Качественные теоретические представления о механизмах влияния постоянного магнитного поля на кинетику старения медно-бериллиевых сплавов.

Полученные экспериментальные факты убедительно показывают, что механизмы влияния ПМП на МПЭ и кинетику старения медно-бериллиевых сплавах определяются спецификой элементарных процессов роста атомных комплексов, кластеров и фаз в ПМП • и их взаимодействием с дислокациями. Причем магниточувствительными объектами, которые реагируют на модуляцию ПМП процесса старения в изученных медно-бериллиевых сплавах, являются атомные образования размером ~1 нм. Предложены модели структуры таких магниточувствительных объектов, которыми могут быть комплексы двух, трех и более примесных атомов, наноразмерые кластеры и фазы, а также примесные атмосферы на дислокациях и дефектах упаковки с указанным выше характерным размером.

Совокупный анализ полученных данных, существующих представлениях о механизмах МПЭ в легированных примесями немагнитных кристаллах [1-5] и данных о влиянии ПМП на диффузионные процессы в ферромагнитных материалах,

позволяют предложить несколько возможных механизмов возникновения МПЭ в медно-бериллиевых сплавах. В основе данных механизмов лежит предположение о наличии магнитного момента различной величины у дефектов кристаллической решетки, что подтверждается многими прямыми и косвенными данными разных авторов. Наличие магнитного момента приводит к тому, что в магнитном поле изменяется как собственная энергия дефекта, так и эффективность взаимодействия дефекта со стопорами различного типа, что, собственно, и приводит к появлению МПЭ. На основе экспериментальных данных настоящей работы и данных [6,7] произведены оценки магнитных моментов дислокации и парных атомных комплексов различного типа в предположении доминирования одного типа дефектов, а также их количества в зависимости от исходной концентрации бериллия. Результаты оценок качественно объясняют наблюдаемые закономерности в изменении свойств и характеристик сплавов (микротвердость, микроструктура, параметры тонкой структуры, трансмиссия и т. д.) в зависимости от исходной концентрации бериллия. Выполнен анализ возможного влияния ПМП на процесс образования и роста атомных комплексов, как в объеме, так и в границах зерен. Показано, что сегрегация примеси на границах зерен в ПМП также может оказать влияние на МПЭ.

При старении медно-бериллиевых сплавов идет активный процесс роста фазовых выделений, которые являются стопорами для движущихся дислокаций. Магнитное поле управляет эволюцией стопоров и приводит к росту фазовых выделений другого структурно-энергетического состояния тем самым, меняя функцию распределения фазовых выделений по размерам. В то же время от размера стопора зависит эффективность его взаимодействия с дислокациями, что приводит к изменению пластических свойств диамагнитных твердых тел под действием ПМП.

Процесс открепления-закрепления дислокаций от стопоров также может зависеть от внешнего магнитного поля. Присутствие магнитного поля способно спин-селективно [5] переключать элементарные механизмы взаимодействия дислокаций со стопорами, создавая предпосылки либо к закреплению, либо к отрыву дислокаций в зависимости от их энергетического состояния. Движущиеся дислокации способны выходить на поверхность, аннигилировать, образовывать межфазные границы. Изменение дислокационной структуры матрицы при старении в ПМП оказывает влияние на протекание диффузионно-контролируемых процессов старения, приводя к релаксации внутренних напряжений и изменению физико-механических свойств медно-бериллиевых сплавов.

В заключении приводятся основные результаты и краткие выводы диссертационной работы.

Основные результаты и краткие выводы:

1) Обоснован состав, технические условия выплавки и подготовлены пять модельных медно-бериллиевых сплавов заданного состава с содержанием бериллия 0.5, 1.0, 1.6, 2.7, 3.0, вес. % Ве и ферромагнитных примесей не более 0.035 вес. %.

2) Впервые установлен МПЭ при старении медно-бериллиевых сплавов различного состава в ПМП, величина которого достигает 15 % в зависимости от исходной концентрации бериллия и времени старения.

3) Выполнено комплексное экспериментальное исследование влияния ПМП напряженностью 7 кЭ на кинетику старения и МПЭ в медно-бериллиевых сплавах во временном интервале от 0.17 до 2 ч при температуре старения 300 °С.

4) Установлено, что исходная концентрация бериллия в стареющих медно-бериллиевых сплавах оказывает существенное влияние на их структуру и свойства: с

ростом концентрации бериллия размер зерна уменьшается в 3 раза, микротвердость сплавов увеличивается до 3.5 раз и изменяется химический и фазовый состав.

5) По данным рентгеноструктурного анализа установлено, что наложение ПМП оказывает значительное воздействие на параметры тонкой структуры медно-бериллиевых сплавов, приводя к увеличению среднего размера блоков когерентного рассеяния, уменьшению относительной микродеформации и плотности дислокаций. Это свидетельствует об интенсивных процессах перестройки и формирования более совершенной и однородной структуры, а также об уменьшении искажений и внутренних напряжений кристаллической решётки сплавов при эволюции фазового состава в процессе старения в ПМП.

6) Результаты рентгенофазового анализа и просвечивающей электронной микроскопии показали, что с увеличением времени старения растет количество фазы у-СиВе, формируется её кристаллическая решетка и теряется когерентная связь с остаточной матрицей. Наложение ПМП на те же режимы термической обработки приводит к активизации процесса старения сплава, что выражается в более интенсивном процессе формирования новой фазы.

7) Впервые методом малоуглового рассеяния нейтронов установлено, что магниточувствительными объектами, которые реагируют на модуляцию ПМП процесса старения, являются кластеры размером ~1 им.

8) Полученные экспериментальные факты убедительно показывают, что механизмы влияния ПМП на МПЭ и кинетику старения медно-бериллиевых сплавах определяются спецификой элементарных процессов роста атомных комплексов, кластеров и фаз в ПМП и их взаимодействием с дислокациями.

9) Совокупный анализ всех полученных экспериментальных данных, таких как размер зерна, МПЭ, относительные микроискажения, средний размер блоков когерентного рассеяния, фазовый состав позволяет рекомендовать для практического использования следующий состав и режим термомагнитной обработки: сплав - Си-2.7 вес.% Be, температура - 300 °С, напряженность ПМП - 557.2 кА/м (7.0 кЭ), время старения-0.5-1 ч.

Список использованных источников

1. Альшиц В.И., Даринская Е.В., Колдаева М.В. Петржик Е.А. Магнитопластический эффект: основные свойства и физические механизмы // Кристаллография. 2003. Т. 48. № 5. С. 838-867.

2. Головин Ю.И. Магнитопластичность твердых тел // Физика твердого тела. 2004. Т. 46. Вып. 5. С. 769-803.

3. Моргунов Р.Б. Спиновая микромеханика в физике пластичности // Успехи физических наук. 2004. Т. 174. № 2. С. 131-153.

4. Даринский Б.М., Феклин В.Н. Спиновые эффекты в немагнитных кристаллах в магнитном поле. // Физика твердого тела. 2006. Т. 48. Вып. 9. С. 1614-1616.

5. Моргунов Р.Б., Бучаченко А.Л. Магнитопластичность и магнитная память в диамагнитных твердых телах // Журнал экспериментальной и теоретической физики физики. 2009. Т. 136. Вып. 3(9). С. 505-515.

6. Osinskaya J.V., Pokoev A.V., Perov N.S. The Magneto-Plastic Effect at Beryllium Bronze after Aging in the Constant Magnetic Field // Defect and Diffusion Forum. 2006. 249. pp. 111-114.

7. Осинская Ю.В., Покоев A.B. Упрочнение бериллиевой бронзы при старении в постоянном магнитном поле // Физика и химия обработки материалов. 2003. № 3. С. 12-17.

8. Runov V.V., Pokoev A.V., Runova M.K., Smirnov O.P. The influence of magnetic field on phase nucleation in Cu-Be alloy // J. Phys.: Condens. Matter. 2008. 20. 104226 (4PP).

9. Осинская Ю.В., Петров C.C., Покоев A.B., Рунов B.B. Исследование методом малоуглового рассеяния нейтронов магнитопластического эффекта в бериллиевой бронзе при старении в магнитных полях // Физика твердого тела. 2010. Т. 52. Вып. 3. С. 486-488.

10. Вьюрков В. Атомные переключатели для наноэлектроники // Перспективные технологии. 2005. Т. 12. Вып. 3. С. 1-3.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В

СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ: Материалы, опубликованные в ведущих рецензируемых журналах и изданиях, утвержденных ВАК РФ

1. Осинская Ю.В., Петров С.С., Покоев A.B. Влияние частоты импульсного магнитного поля, температуры и времени старения на магнитопластический эффект в бериллиевой бронзе БрБ-2 // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, Т. 11, № 5, 2009. С. 56-63.

2. Осинская Ю.В., Петров С.С., Покоев A.B., Рунов В.В. Исследование методом малоуглового рассеяния нейтронов магнитопластического эффекта в бериллиевой бронзе при старении в магнитных полях // Физика твердого тела, Т. 52, № 3.- 2010. С. 486-488.

3. Osinskaya Yu. V., Petrov S.S., Pokoev A.V., Runov V.V. Small-Angle Neutron Scattering Study of the Magnetoplastic Effect in the Beryllium Bronze Aged in Magnetic Fields // ISSN 1063-7834, Physics of Sold State, Pleiades Publishing, Ltd., Vol. 52, No. 3, 2010. P. 523-526.

4. Осинская IO.В., Петров С.С., Покоев A.B. Влияние состава и времени старения на микроструктуру и свойства медно-бериллиевых сплавов // Вестник ТГУ. Т.15. Вып. 3. 2010. С. 1242-1243.

5. Осинская Ю.В., Петров С.С., Покоев A.B. Комплексное экспериментальное исследование магнитопластического эффекта в медно-бериллиевом сплаве // Вестник СамГУ. 2010. № 4(78). С. 145-154.

Материалы, опубликованные в других изданиях:

1. Осинская Ю.В., Петров С.С., Покоев A.B. Магнитопластический эффект при старении бериллиевой бронзы в импульсном магнитном поле // IV Международная школа-конференция «Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений», г. Тамбов, 24-30 июня 2007. С. 206-215.

2. Осинская Ю.В., Петров С.С., Покоев A.B. К вопросу о механизмах магнитопластического эффекта в бериллиевой бронзе по данным нейтронного рассеяния // «XX Совещание по использованию рассеяния нейтронов в исследованиях конденсированного состояния»: программа и тезисы докладов, РНИКС-2008, г. Гатчина, 13 - 19 октября, 2008 г. С. 168.

3. Осинская Ю.В., Петров С.С., Покоев A.B. О возможной структуре рассеивающих кластеров, образующихся при старении бериллиевой бронзы БрБ-2 в магнитных полях, по данным малоуглового рассеяния поляризованных нейтронов // XLIII Зимняя Школа ПИЯФ Секция Физики Конденсированного Состояния, программа, тезисы и список участников, Репино, 12-18 марта 2009 г. С. 52.

4. Осинская Ю.В., Петров С.С., Покоев A.B., Якушкина Е.М. Влияние концентрации бериллия на структурно-механические свойства сплавов Cu-Be при

старении в постоянном магнитном поле // XVII Международная конференция «Физика прочности и пластичности материалов» Сборник тезисов, г. Самара, 23-25 июня 2009 г. С. 29.

5. Осинская Ю.В., Петров С.С., Покоев A.B. Влияние постоянного магнитного поля на кинетику старения медно-бериллиевых сплавов // Сборник трудов «Актуальные проблемы прочности» «XL VIII Международная конференция, посвященная памяти М.А. Криштала», г. Тольятти, 15-18 сентября, 2009 г. С. 188 -189.

6. Осинская Ю.В., Петров С.С., Покоев A.B., Рунов В.В. О механизмах магнитопластического эффекта в бериллиевой бронзе по данным нейтронного рассеяния // «Современная химическая физика»: тезисы докл. XXI Симпозиума, г. Туапсе, 2 сентября - 6 октября, 2009. С. 225.

7. Осинская Ю.В., Петров С.С., Покоев A.B. Кинетика старения медно-бериллиевых сплавов // Тезисы докладов, Первые Московские чтения по проблемам прочности и пластичности, посвященные 85-летию со дня рождения профессора В.Л. Инденбома и 90-летию со дня рождения профессора Л.М. Утевского, г. Москва, 1 - 3 декабря, 2009 г. С. 131.

8. Осинская Ю.В., Петров С.С., Покоев A.B. Корреляция концентрационных зависимостей параметров магнитопластического эффекта и данных SANS в сплавах Cu-Be // XLIV Зимняя Школа ПИЯФ Секция Физики Конденсированного Состояния, программа, тезисы и список участников, Рощино, 15-21 марта 2010 г. С. 75.

9. Osinskaya Yu. V., Petrov S.S., A.V. Pokoev, A.S. Hramkov Concentration Dependence of Magnetoplastic parameters during Ageing of Cu-Be-alloys // International workshop «Grain boundary diffusion, stresses and segregation» MISiS, Moscow, 1-4 June 2010, pp. 55.

10. Осинская Ю.В., Петров С.С., Покоев A.B. Концентрационная зависимость магнитопластического эффекта в стареющих Cu-Be сплавах // Шестая международная конференция «Фазовые превращения и прочность кристаллов» посвященная памяти академика Г.В. Курдюмова Черноголовка 16-19 ноября 2010 г. С. 30.

11. Осинская Ю.В., Петров С.С., Покоев A.B., Рунов В.В. МУР и трансмиссия нейтронов Cu-Be сплавов с различной концентрацией Be, стареющих в постоянном магнитном поле // XLV Зимняя Школа ПИЯФ Секция Физики Конденсированного Состояния, программа, тезисы и список участников, Гатчина, 14-19 марта 2011 г. С. 42.

Разрешено к печати диссертационным советом Д 212.217.01 Протокол №5 от 14.10.2011 г. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать оперативная. Объем 1,25 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № ¿ОЪ?. 443011 г. Самара, ул. Академика Павлова, 1 Отпечатано УОП СамГУ

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Петров, Сергей Степанович

СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Старение металлических сплавов.

1.1.1 Спинодальный распад пересыщенного твердого раствора.

1.1.2 Флуктуационная теория роста фазовых выделений.

1.2 Старение медно-бериллиевых сплавов.

1.2.1 Кинетика старения медно-бериллиевых сплавов.

1.2.2 Влияние концентрации легирующих примесей на старение медно-бериллиевых сплавов.

1.2.3 Влияние внешних магнитных полей на старение медно-бериллиевых сплавов.

1.3 Микроскопические механизмы взаимодействия движущихся дислокаций с дефектами при старении.

1.4 Магнитные свойства дислокаций.

1.5. Магнитопластический эффект в твердых телах.

1.5.1. Экспериментальное наблюдение магнитопластического эффекта в различных материалах.

1.5.2 Концепция спин-зависимых реакций дефектов.

1.5.3 Магнитопластический эффект в медно-бериллиевых сплавах. 51 1.6 Постановка задач и программа исследования.

ГЛАВА II МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Используемые материалы и объекты исследования.

2.1.1 Выплавка медно-бериллиевых сплавов.

2.1.2 Химический состав исследуемых сплавов.

2.2 Установка для отжигов в магнитном поле.

2.3 Режимы термической и термомагнитной обработки исследуемых образцов.

2.4 Подготовка поверхности исследуемых образцов.

2.5 Описание методов исследования.

2.5.1 Металлографическое исследование структуры медно-бериллиевых сплавов.

2.5.2 Измерение микротвердости.

2.5.3 Определение параметров тонкой структуры методом аппроксимации профиля рентгеновской линии.

2.5.4 Метод рентгеноструктурного анализа.

2.5.5 Просвечивающая электронная микроскопия.

2.5.6 Малоугловое рассеяние поляризованных нейтронов.

ГЛАВА III РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СТАРЕНИЯ МЕДНО-БЕРИЛЛЕЕВЫХ СПЛАВОВ В ПОСТОЯННОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1 Влияние постоянного магнитного поля на старение медно-бериллиевых сплавов.

3.1.1 Металлографическая структура медно-бериллиевых сплавов.

3.1.2 Кинетика изменения микротвердости сплавов, состаренных в постоянном магнитном поле.

3.1.3 Результаты измерения параметров тонкой структуры методом аппроксимации.

3.1.4 Рентгеноструктурный анализ медно-бериллиевых сплавов состаренных в постоянном магнитном поле.

3.1.5 Результаты рентгенофазового анализа кинетики старения медно-бериллиевых сплавов.

3.1.6 Результаты просвечивающей электронной микроскопии.

3.1.7 Малоугловое рассеяние поляризованных нейтронов стареющими медно-бериллиевыми сплавами.

3.2 Качественные теоретические представления о механизмах влияния постоянного магнитного поля на кинетику старения медно-бериллиевых сплавов.

3.2.1 Механизм влияния концентрации бериллия на параметры МПЭ в медно-бериллиевых сплавах.

3.2.2 Образование и рост зародышей новой фазы в постоянном магнитном поле.

3.2.3 Влияние сегрегации примеси в границах зерен на распад пересыщенного твердого раствора.

3.2.4 Взаимодействие дислокаций с примесными кластерами в постоянном магнитном поле.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И КРАТКИЕ ВЫВОДЫ.

Введение диссертация по физике, на тему "Кинетика старения медно-бериллиевых сплавов в постоянном магнитном поле"

Актуальность темы. Повышение износостойкости и прочности металлических сплавов является актуальной задачей современной физики твердого тела и физического материаловедения. Для её практического решения в настоящее время применяются различные методы термообработки, в том числе и технология искусственного старения. Феноменологически улучшение физико-механических свойств сплавов при старении обусловлено процессами распада зафиксированного закалкой пересыщенного состояния сплава. При старении в решетке сплава образуются дисперсные фазы, скорость роста которых контролируется диффузией и зависит от внешних воздействий, в том числе и от приложенного постоянного магнитного поля (ПМП). Экспериментально обнаружен эффект влияния слабых магнитных полей с магнитной энергией порядка Ет«Цв-В«кТ (|1В - магнетон Бора, В - индукция магнитного поля ~1 Тл, к - постоянная Больцмана, Т - абсолютная температура), на микро- и макроскопические свойства различных материалов в том числе и диамагнитных, такие как пробеги дислокаций, внутреннее трение, $ микротвердость, предел прочности и др., который получил название магнитопластического эффекта (МПЭ) [1-3]. Несмотря на то, что количество экспериментальных данных в этом направлении постоянно увеличивается, до сих пор не установлены механизмы возникновения МПЭ в металлах и сплавах. Предпринимаются попытки объяснения МПЭ с точки зрения спин-зависимых реакций дефектов [4, 5].

Так как сплав бериллиевой бронзы БрБ-2 является техническим, в его состав кроме основных элементов - меди и бериллия - входят другие примеси, причем некоторые из них относятся к ферромагнитным (например, Ni -0.3 вес. %). Физическая интерпретация наблюдаемых эффектов при этом осложняется и становится неоднозначной, поскольку наличие ферромагнитных примесей может заметно повлиять на эффективность воздействия ПМП на процессы старения и, следовательно, изменить свойства сплава. Для изучения кинетики старения медно-бериллиевых сплавов и выяснения физической природы возникновения МПЭ в рамках представленной диссертационной работы из высокочистых паспортизированных материалов были изготовлены и исследованы пять модельных бинарных медно-бериллиевых сплавов с содержанием бериллия. 0.5, 1.0, 1.6, 2.7, 3.0 вес. % и с максимальным суммарным содержанием ферромагнитных примесей не более 0.035 вес. %.

1. Получены систематические экспериментальные данные по влиянию ПМП напряженностью 557.2 кА/м (7.0 кЭ) на свойства медно-бериллиевых сплавов с концентрацией бериллия 0.5, 1.0, 1.6, 2.7, 3.0 вес. % Ве, состаренных при температуре 300 °С и времени старения от 0.17 до 2 ч.

2. Установлены наличие, величина и экспериментальные закономерности МПЭ в медно-бериллиевых сплавах с различной5 концентрацией бериллия, доказывающие, что ПМП может оказывать заметное влияние на характеристики сплавов и быть эффективным фактором воздействия в формировании заданных свойств.

Практическая значимость заключается в том, что результаты работы будут иметь значение для создания новых и развития существующих технологий термомагнитной обработки неферромагнитных медных сплавов. Они могут служить физической основой для создания методов магнитного управления процессами фазообразования и агрегации при старении медно-бериллиевых сплавов. Результаты комплексных экспериментальных исследований имеют прикладное значение для авиационно-космической, машиностроительной и нефтяной промышленности. Они могут быть использованы при изготовлении узлов и деталей, которые требуют высоких" т трибологических и прочностных свойств при многократных циклических и вибрационных нагрузках, отсутствия остаточной намагниченности,! устойчивость против коррозии в атмосферных условиях.

Особенно перспективно использование результатов работы для| развития спинтроники в направлении создания магниточувствительных кластеров, атомная структура которых чувствительна к наличию магнитного поля, и на основе которых могут быть разработаны малоатомные ячейки памяти, способные "переключаться" сравнительно слабым полем при высоких температурах [10].

- 300 °С, напряженность ПМП - 557.2 кА/м (7.0 кЭ), время старения - 0.5-1 ч.

Основные положения, выносимые на защиту.

2. Увеличение исходной концентрации бериллия в состаренных медно-бериллиевых сплавах т от 0.5 до 3.0 вес. % приводит к увеличению микротвердости до 3.5 раз, уменьшению размера зерна в 3 раза, агрегированию большего количества фазы у-СиВе.

4. Магниточувствительными объектами, по данным нейтронных измерений, которые -реагируют на включение-выключение ПМП при старении медно-бериллиевых сплавов, являются кластеры размером ~1 нм.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на международных и всероссийских конференциях различного уровня: «XX Международное Совещание по использованию рассеяния нейтронов в исследованиях конденсированного состояния» (Санкт-Петербург, 2008); ХИН, ХЫУ и ХЬУ Зимняя Школа ПИЯФ им. Б.П. Константинова РАН (Санкт-Петербург, 2009, 2010, 2011); «Металлофизика, механика материалов, наноструктур и процессов деформирования», МЕТАЛЛДЕФОРМ-2009, (Самара, 2009); ХЬУШ Международная конференция, посвященная памяти М.А. Криштала «Актуальные проблемы прочности» (Тольятти, 2009); XXI Симпозиум «Современная химическая физика» (Туапсе, 2009); Первые Московские чтения по проблемам прочности и пластичности, посвященные 85-летию со дня рождения профессора В.Л. Инденбома и 90-летию со дня рождения профессора Л.М. Утевского (Москва, 2009); IV и V Международная конференция «Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений» (Тамбов 2007, 2010); Вторая международная конференция «Наноматериалы и нанотехнологии в металлургии» (Москва, ЦНИИчермет им. И.П. Бардина, 2011); на научных конференциях сотрудников СамГУ и научных семинарах кафедры ФТТиНС СамГУ.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе 5 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ и тезисы 10 докладов на международных и всероссийских конференциях и школах.

Диссертационная работа выполнена по плану аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010)» (проект № 2.1.1/841).

Заключение диссертации по теме "Физика конденсированного состояния"

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И КРАТКИЕ ВЫВОДЫ

4) Установлено, что исходная концентрация бериллия в стареющих медно-бериллиевых сплавах оказывает существенное влияние на их структуру и свойства: с ростом концентрации бериллия размер зерна уменьшается в 3 раза, микротвердость сплавов увеличивается до 3.5 раз и изменяется химический и фазовый состав.

9) Совокупный анализ всех полученных экспериментальных данных, таких как размер зерна, МПЭ, относительные микроискажения, средний размер блоков когерентного рассеяния, фазовый состав позволяет рекомендовать для практического использования следующий состав и режим термомагнитной обработки: сплав - Си-2.7 вес.% Ве, температура - 300 °С, напряженность ПМП - 557.2 кА/м (7.0 кЭ), время старения - 0.5-1 ч.

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор выражает благодарность

- научному руководителю д.ф.-м.н., профессору Покоеву Александру Владимировичу, чье чуткое руководство, требовательность и непосредственное участие помогли довести работу до ее логического завершения;

- коллективу кафедры физики твердого тела и неравновесных систем Самарского государственного университета за поддержку в работе, предоставленную возможность заниматься научной работой и всестороннюю помощь.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Петров, Сергей Степанович, Самара

1. Алыпиц В.И., Даринская Е.В., Колдаева М.В. Петржик Е.А. Магнитопластический эффект: основные свойства и физические механизмы //Кристаллография. 2003. Т. 48. № 5. С. 838-867.

2. Головин Ю.И. Магнитопластичность твердых тел // Физика твердого тела. 2004. Т. 46. Вып. 5. С. 769-803.

3. Моргунов Р.Б. Спиновая микромеханика в физике пластичности // Успехи физических наук. 2004. Т. 174. № 2. С. 131-153.

5. Моргунов Р.Б., Бучаченко A.JI. Магнитопластичность и магнитная память в диамагнитных твердых телах // Журнал экспериментальной и теоретической физики физики. 2009. Т. 136. Вып. 3(9). С. 505-515.

6. Osinskaya J.V., Pokoev A.V., Perov N.S. The Magneto-Plastic Effect at Beryllium Bronze after Aging in the Constant Magnetic Field // Defect and Diffusion Forum. 2006. 249. pp. 111-114.

8. Runov V.V., Pokoev A.V., Runova М.К., Smirnov O.P. The influence of magnetic field on phase nucleation in Cu-Be alloy // J. Phys.: Condens. Matter. 2008. 20. 104226 (4pp).

9. Осинская Ю.В., Петров C.C., Покоев A.B., Рунов В.В. Исследование методом малоуглового рассеяния нейтронов магнитопластического эффекта в бериллиевой бронзе при старении в магнитных полях // Физика твердого тела. 2010. Т. 52. Вып. 3. С. 486-488.

10. Вьюрков В. Атомные переключатели для наноэлектроники // Перспективные технологии. 2005. Т. 12. Вып. 3. С. 1-3.

11. И. Шашков О.Д. Структура и свойства дисперсионно-твердеющих сплавов с упорядоченной матрицей (обзор) // Физика металлов и металловедение. 2005. Т. 100. № 6. С. 57-66.

12. Лидоренко Н.С., Чижик С.П., Гладких Н.Т., Григорьева JI.K., Куклин Р.Н. Размерный вакансионный эффект в теории гомогенного зародышеобразования // Металлы. 1982. № 1 С. 82-86.

13. Машаров Г.С., Машаров С.И. Термические вакансии в распадающихся сплавах // Физика металлов и металловедение. 2005. Т. 100. №6. С. 14-16.

14. Слезов В.В. Химические потенциалы компонентов и их равновесные концентрации у поверхности микродефектов в твердом растворе // Физика твердого тела. 1994. Т. 36. №. 3. С. 557-578.

15. Щеголева Т.В. Кристаллографические аспекты распада пересыщенных твердых растворов на основе алюминия // Физика металлов и металловедение. 1983. Т. 55. Вып. 2. С.273-296.

16. Канчеев О.Д. Кинетика распада и упрочнение дисперсионно-твердеющих сплавов // Металлы. 1984. №6. С. 164-169.

17. Добромыслов A.B., Кайгородова Л.И., Суханов В.Д., Добаткина Т.В. Особенности распада пересыщенного твердого раствора сплава Mg-3.3 мае. % Yb // Физика металлов и металловедение. 2007. Т. 103. № 1. С. 67-74.

18. Лозинский М.Г., Миротворский B.C., Рахштад А.Г. Исследование старения бериллиевой бронзы // Физика металлов и металловедение. 1962. Т. 14. №6. С. 834-842.

19. Гитгарц М.И., Толстой A.B. Эволюция структуры и кинетика выделения дисперсной фазы в сплаве медь-бериллий // Физика металлов и металловедение. 1989. Т. 67. Вып. 3. С. 547-556.

20. Пастухова Ж.П., Васильев H.B. Объемные изменения, коробления и остаточные напряжения в бериллиевой бронзе при термической обработке // Металловедение и термическая обработка металлов. 1979. № 9. С. 49-51.

21. Голуб Т.В., Кашевская О.Н., Полоцкий И.Г., Чуистов К.В. Исследование внутреннего трения и модуля Юнга в процессе старения в сплавах на медной основе с модулированной структурой // Металлофизика. 1982. Т. 4. №6 С. 81-85.

22. Слезов В.В., Сагалович В.В. Диффузионный распад твердых растворов // Успехи физических наук. 1987. Т. 151. № 1. С. 67-104.

23. Скаков Ю.А. Старение металлических сплавов // Сборник: Металловедение (Материалы симпозиума). М.: Металловедение. 1971.

24. Скрипов В.П., Скрипов A.B. Спинодальный распад (Фазовый переход с участием неустойчивых состояний) // Успехи физических наук. 1979. Т. 128. №2. С. 193-231.

25. Гиббс Дж.В. Термодинамические работы // М.; JL: Госиздат. 1950.494 с.

26. Cahn J.W., Hilliard J.E. Free Energy of a Nonuniform System. III. Nucleation in a Two-Component Incompressible Fluid // J. Chem. Phys. 1959. V. 31. p. 688-699.

27. Чуистов K.B. Старение металлических сплавов // Киев: Наукова думка. 1985.230 с.

28. Хачатурян А.Г. Теория фазовых превращений и структура твердых растворов //Монография. Изд. М.: «Наука». 1974. 384 с.

29. Кан Р.У., Хаазен П.Т. Физическое металловедение. Т.2. Фазовые превращения в металлах и сплавах и сплавы с особыми физическими свойствами // М.: Металлургия. 1987. 624 с.

30. Новиков И.И. Теория термической обработки // Учебник. Изд. 3-е, испр. и доп. М., «Металлургия». 1978. 392 с.

31. Криштал М.А., Жуков A.A. Некоторые вопросы термодинамики при спинодальном распаде в твердых растворах // Физика металлов и металловедение. 1970. Т. 30. № 5. С. 1055-1060.

32. Кокорин В.В., Чуистов К.В. Спинодальный распад в упорядочивающихся твердых растворах // Физика металлов и металловедение. 1976. Т. 42. Вып. 5. С. 1114-1117.

33. Хачатурян А.Г. Теория пространственно периодических распределений фаз (модулированных структур), возникающих при распаде твердых растворов // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1970. Т. 58. Вып. 1.С. 175-190.

34. Скрипов В.П., Скрипов A.B. Спинодальный распад (Фазовый переход с участием неустойчивых состояний) // Успехи физических наук. 1979. Т. 128. №2. С. 193-231.

35. Афанасьев Н.И. Новая модель прерывистого распада пересыщенных твердых растворов // Физика металлов и металловедение. 1987. Т. 63. Вып. 2. С. 251-257.

36. Смирнов Л.И., Носенко В.Ю. О кинетике фаз в твердых растворах // Физика металлов и металловедение. 1993. Т. 75. Вып. 4. С. 151-156.

37. Разумов И. К. Влияние решеточной релаксации на кинетику спинодального распада твердых растворов. //Инженерно-физический журнал, 2009, т.82, №4, с.643-648.

38. Захаров М.А. Диффузионная кинетика и спинодальный распад квазиравновесных твердых растворов // Физика твердого тела. 2000. Т. 42. Вып. 7. С. 1234-1239. '

39. Разумов И. К. Формирование промежуточных упорядоченных состояний при спинодальном распаде сплавов // Инженерно физический журнал, 2008, т.81, №4, с.789-795

40. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкости // Собрание избранных трудов. М.; Л.: Изд-во АН СССР. 1959. Т. 3. 358 с.

41. Зельдович Я. Б. К теории образования новой фазы, кавитация // ЖЭТФ. 1942. Т. 12. С. 525-538.

42. Жданов Г.С., Хунджуа А.Г. Лекции по физике твердого тела: Принципы строения, реальная структура, фазовые превращения // Изд. М.: МГУ. 1988. 231 с.

43. Бунин К.П., Баранов A.A. Металлография // М.: Металлургия. 1970.256 с.

44. Чуистов К.В. Модулированные структуры в стареющих сплавах // Изд. «Наукова думка» Киев. 1975. 231 с.

45. Слезов В.В., Шмельцер Ю. Начальная стадия диффузионного распада твердого раствора // Физика твердого тела. 1994. Т. 36. Вып. 2. С. 353-372.

46. Алексеев A.A., Павленко С.Г. Влияние нарушения когерентности на рост выделений // Физика металлов и металловедение. 1984. Т. 57. Вып. 1. С.108-113

47. Тяпкин Ю.Д., Плахтий В.Д. Регулярные структуры в сплавах обладающих чертами изоморфного и неизоморфного распада и упорядочения // Металлофизика. 1987. Т. 9. № 3. С. 29-32.

48. Афанасьев Н.И., Елсукова Т.Ф. Механизм зарождения ячеек прерывистого распада контролируемого объемной диффузией // Физика металлов и металловедение. 1987. Т. 64. Вып. 5. С. 924-928.

49. Гаркуша И.Н., Любов Б.Я. Взаимодействие центров новой фазы при их росте, лимитируемом диффузией // Физика металлов и металловедение. 1970. Т. 29. Вып. 3. С. 449-457.

50. Псарев В.И. Кинетика недиффузионной коагуляции дисперсных фаз в металлических сплавах // Физика металлов и металловедение. 1971. Т. 32. Вып. 5. 949-952.

51. Козлов В.П., Тяпкин Ю.Д., Травина Н.Т, Кабузенко С.Н. К исследованию пространственного распределения частиц новой фазы // Физика металлов и металловедение. 1979. Т. 47. Вып. 6. С. 1260-1270.

52. Малиенко Е.И., Тяпкин Ю.Д. Условия образования модулированных (квазипериодических) структур // Физика металлов и металловедение. 1983. Т. 55. Вып. 1. С.35-42.

53. Угарова Е.В., Травина Н.Т. Моделирование процессов взаимодействия дислокаций с некогерентными частицами упрочняющей фазы // Физика металлов и металловедение. 1985. Т. 59. Вып. 4. С. 792-798.

54. Слезов В.В., Шмельцер Ю. Максимальное число частиц новой фазы, зараждающихся при распаде твердых растворов // Физика твердого тела. 1997. Т. 39. Вып. 12. С. 2210-2216.

55. Слезов В.В., Рогожкин В.В., Абызов А.С. Конкуренция фаз на поздней стадии диффузионного распада // Физика твердого тела. 1998. Т.40. Вып. 4. С. 655-657.

56. Слезов В.В. Фазовые превращения в конденсированных средах при конечной скорости образования метастабильного состояния // Физика твердого тела. 2003. Т. 45. Вып. 2. С. 317-320.

57. Кондратьев В.В., Устюгов Ю.М. Кинетика распада пересыщенных твердых растворов при различных механизмах массопереноса. I. Стадия коалесценции // Физика металлов и металловедение. 1993. Т. 76. Вып. 5. С. 40-50.

58. Устюгов Ю.М., Кондратьев B.B. Распад пересыщенных твердых растворов. Описание переходного процесса от граничной кинетики к диффузионно-контролируемой стадии коалесценции // Физика металлов и металловедение. 2002. Т. 93. № 2. С. 38-45.

59. Валов П.М., Лейман В.И. Стадия формирования и рост зародышей фазы CuCl в стекле // Физика твердого тела. 2005. Т. 47. Вып. 11. С. 20602065.

60. Алексеечкин Н.В. Многомерная кинетическая теория фазовых переходов первого рода // Физика твердого тела. 2006. Т. 48. Вып. 9. С. 16761685.

61. Установщиков Ю.И., Пушкарев Б.Е., Сапегина И.В. Условия существования разупорядоченного твердого раствора при наличии в нем химических взаимодействий между компонентами // Металлы. 2005. № 1. С. 75-83.

62. Есин A.B. Влияние ассоциатов в границах зерен на параметры зернограничной диффузии // Автореф. дис. канд. физ.-мат. наук. МИСиС. 2011.25 с.

63. Пастухова, Ж.П., Рахштадт А.Г. Пружинные сплавы меди // М.: Металлургия. 1979. 336 с.

64. Чернякова Л.Е., аценка Р.Ф., Воронцов Н.М., Шугаенко В.К., Драпико П.Е. Фазовые и структурные превращения в бериллиевой бронзе при механико-термической обработке // Физика металлов и металловедение. 1979. Т. 48. Вып. 3. С. 575-579.

65. Гаврилова A.B., Каплун Ю.А., Пастухова Ж.П., Рахштадт А.Г., Тяпкин Ю.Д. Формирование структуры бериллиевой бронзы в процессе старения под нагрузкой // Физика металлов и металловедение. 1985. Т. 60. Вып. 2. С. 306-312.

66. Диаграммы состояния двойных металлических систем // Справочник в 3-х т. под ред. Лякишева Н.П. М.: Машиностроение. 1996. Т.1. 991 с.

67. Колачев Б.А., Ливанов В.А, Елагин В.И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов // М.: Металлургия. 1981.414 с.

68. Гавриленко Л.Г., Малкин В.И., Могутнов Б.М., Покидышев В.В. Особенности старения сплавов медь-бериллий, обусловленные их термодинамическими свойствами // Физика металлов и металловедение. 1968. Т. 25. №3. С. 469-472.

69. Горелик С.С., Скаков Ю.А., Расторгуев Л.Н. Рентгенографический и электроннооптический анализ. Приложения (справочно-расчетные таблицы) // М.: Металлургия. 1970.108 с.

70. Тофпенец Р.Л. Разупрочняющие процессы в стареющих сплавах // Под ред. Горева К.В. Минск: Наука и техника, 1979. 184 с.

71. Плахтий В.Д., Тяпкин Ю.Д. Гаврилова A.B. Новая модель пространственного распределения выделений на ранних стадиях старения сплавов Cu-Be и Ni-Be // Металлофизика. 1981. Т. 3. № 3. С. 119-121.

72. Плахтий В.Д., Тяпкин Ю.Д. Многоступенчатое двойникование тетрагональных двухфазных блоков в стареющих сплавах Cu-Be и Ni-Be // Металлофизика. 1982. Т. 4. № 1. С. 103-105.

73. Плахтий В.Д., Тяпкин Ю.Д. Механизм перестройки пространственных распределений разных типов (макрорешеток) при старении сплавов Cu-Be и Ni-Be // Металлофизика. 1985. Т. 7. № 1. С. 101103.

74. Толстой A.B. Анизотропия упругих полей и особенности трансформации профиля дифракционной линии (200) матричной фазы сплава медь-бериллий // Физика металлов и металловедение. 1991. № 4. С. 169-173.

75. Толстой A.B. Дифракция рентгеновских лучей на мощных анизотропных полях упругих атомных смещений поликристаллов сплава медь бериллий // Физика металлов и металловедение. 1991. № 6. С. 173-180.

76. Смирнов М.А., Штейнберг М.М., Караева Н.Т., Теплов В.А., Корякин Ю.Д. // Влияние температуры пластической деформации на структру и свойства бериллиевой бронзы. Физика металлов и металловедение. 1974. Т. 38. Вып. 2. С. 416-421.

77. Быстров Л.Н., Иванов Л.И., Платов Ю.М. Распад пересыщенного раствора Си+2,5 % Ве под действием электронного облучения // Физика металлов и металловедение. 1968. Т. 25. № 5. С. 950-953.

78. Анищик В.М., Жукова С.И., Поляк Н.И., Скуратов В.А. Прочностные свойства бериллиевой бронзы, имплантированной высокоэнергетическими ионами криптона // Физика и химия обработки материалов. 2003. № 5. С. 11-14.

79. Жукова С.И., Поляк Н.И., Васильева Л.А., Анищик В.М., Скуратов В.А., Дидык А.Ю. Кинетика старения бериллиевой бронзы при пострадиационном отжиге // Физика и химия обработки материалов. 2004. № 6. С. 20-24.

80. Тхагапсоев Х.Г. О природе прерывистого распада в бериллиевой бронзе // Металлы. 1984. № 2. С. 143-147., и мн. др., которые влияют на скорость распада, фазовый состав и физико-механические свойства сплавов.

81. Робертсон П.Д., Брей P.C. Дисперсионное твердение медных сплавов // М.: Металлургиздат. 1962. 383 с.

82. Абрикосов A.A. Магнитные примеси в не магнитных металлах // Успехи физических наук. 1969. Т. 97. № 3. с.403-427

83. Петухов Б.В. Эффект твердорастворного разупрочнения кристаллических материалов. Обзор // Кристаллография. 2007. Т. 52. № 1. С. 113-124.

84. Смирнов А.Е., Урусовская А. А Влияние предварительной магнитной обработки на микротвердость кристаллов LiF:Ni // Физика твердого тела. 1987. Т. 29. Вып. 3. С. 852-854.

85. Сабиров Р.Х. Влияние магнитного поля на прочность твердых тел, содержащих парамагнитные центры // Физика твердого тела. 1984. Т. 26. Вып. 9 С. 2804-2807.

86. Загуляев Д.В., Коновалов С.В., Громов В.Е. Изменение микротвердости технически чистого алюминия А85 в импульсном магнитном поле // Вестник Челябинского государственного университета. 2010. Т. 12 (193) Физика. Вып. 7. С. 21-24.

87. Здор Г.Н, Тофпенец P.JL, Анисович А.Г., Зарецкий И.А. Структурообразование в меди под воздействием импульсного магнитного поля // Известия академии наук. Серия физическая. 1995. Т. 59. № 10. С. 6571.

88. Здор Г.Н., Анисович А.Г., Яскович А.Г. Применение импульсного магнитного поля для повышения механических свойств цветных металлов // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2004. №5. С. 65-69.

89. Пашинская Е.Г., Пашинский В.В. Особенности влияния слабых импульсных магнитных полей на структуру и свойства сплава на основе Си-Sn // Физика металлов и металловедение. 1998. Т. 85. № 6 С. 120-126.

90. Мазанко В.Ф., Покоев A.B., Миронов В.М. Диффузионные процессы в металлах под действием магнитных полей и импульсных деформаций: в 2 томах // Москва: Изд-во «Машиностроение-1», 2006.

91. Осинская Ю.В., Покоев A.B. Старение бериллиевой бронзы в импульсном магнитном поле // Физика металлов и металловедение. 2008. Т. 105. №4. С. 385-390.

92. Осинская Ю.В., Петров С.С., Покоев A.B. Влияние частоты импульсного магнитного поля, температуры и времени старения на магнитопластический эффект в бериллиевой бронзе БрБ-2 // Известия

93. Самарского научного центра Российской академии наук. 2009. Т. 11. № 5. С. 56-63.

94. Покоев A.B., Осинская Ю.В. Способ термической обработки деталей из медных сплавов // Патент на изобретение №2218423 от 13.11.01.

95. Покоев A.B., Осинская Ю.В. Способ термомагнитной обработки деталей из бериллиевой бронзы // Патент на изобретение № 2401879 от 11.08.2008.

96. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела // Пер. с 4-го амер. изд. A.A. Гусева и A.B. Пахнева: под ред. A.A. Гусева. М.: Наука. 1978. 792 с.

97. Физическое металловедение // Под. ред. Кана Р.У., Вып. 3, Пер. с англ. М.: Мир, 1968. - 484 с.

98. Физическое металловедение // Под. ред. Кана Р.У., Хаазена П. 3-е изд., перераб. и доп. В 3-х т. Пер. с англ. - М.: Металлургия, 1987. Т.1. 640 с. Т.2. 663 с. Т.З. 624 с.

99. Петухов Б.В. Динамическое старение дислокаций в материалах с высоким кристаллическим рельефом: конкуренция диффузии и увлечения примесей // Кристаллография. 2009. Т. 54. № 1. С. 85-91.

100. Власов Н.М. Взаимодействие точечных дефектов с краевой дислокацией в градиентной теории упругости // Физика твердого тела. 2001. Т. 43. Вып. 11. С. 1999-2002.

101. Травина Н.Т., Угарова Е.В. Моделирование движения дислокаций в стареющих сплавах с упорядоченной фазой. I. Взаимодействие одиночных дислокаций с частицами упорядоченной фазы // Металлофизика. 1982. Т. 4 № 2 С.107-113.

102. Травина Н.Т., Угарова Е.В. Моделирование движения дислокаций в стареющих сплавах -с упорядоченной фазой. II. Взаимодействие парных дислокаций (сверхдислокаций) с частицами упорядоченной фазы // Металлофизика. 1982. Т. 4. № 5. С.79-84.

103. Угарова Е.В., Травина Н.Т. Моделирование процессов взаимодействия дислокаций с некогерентными частицами упрочняющей фазы // Физика металлов и металловедение. 1985. Т. 59. Вып. 4. С. 792-798.

104. Кривоглаз М.А., Осиновский М.Е. О диффузионном движении включений и атомов и об искривлении пор в неоднородном магнитном поле // Металлофизика. 1970. № 31 С. 45-47.

105. Молоцкий М.И. О возможной связи температурной ступени дислокационного электросопротивления металлов с магнитным упорядочением на дислокациях // Физика металлов и металловедение. 1982. Т. 54. № 1.С. 28-32.

106. Постников С.Н., Сидоров В.П. О влиянии внешнего магнитного поля на дислокационные образования в твердых телах // Прикладные проблемы прочности и пластичности. Всесоюзный межвузовский сборник. Горький: изд-во ГГУ им. Лобачевского 1980. С. 165-168.

107. Изгодин А.К., Шипко Г.А. Исследование прочностных свойств ферромагнитного сплава Fe-Si-Al в магнитном поле // Физика металлов и металловедение. 1983. Т. 56. № 6. С. 1227-1230.

108. Альшиц В.И., Даринская Е.В., Перекалина Т.М., Урусовская A.A. О движении дислокаций в кристаллах NaCl под действием постоянного магнитного поля // Физика твердого тела. 1987. Т. 29. Вып. 2. С. 467-471.

109. Моргунов Р.Б., Баскаков A.A., Трофимова И.Н., Якунин Д.В. Роль термоактивируемых процессов в формировании магниточувствительных комплексов точечных дефектов в монокристаллах NaCl:Eu // Физика твердого тела. 2003. Т. 45. Вып. 2. С. 257-261.

110. Головин Ю.И., Моргунов Р.Б., Бадылевич М.В., Шмурак С.З. Оптическое гашение магнитопластического эффекта в кристаллах NaCl // Физика твердого тела. 1997. Т. 39. Вып. 8. С. 1389-1391.

111. Смирнов А.Е., Беккауер H.H., Волошин А.Э. Влияние предварительной магнитной и термомагнитной обработки на микротвердость кристаллов KDP // Физика твердого тела. 2005. Т. 47. Вып. 7. С. 1253-1254.

112. Альшиц В.И., Урусовская A.A., Смирнов А.Е., Беккауер H.H. Деформация кристаллов LiF в постоянном магнитном поле // Физика твердого тела. 2000. Т. 42. Вып. 2. С. 270-272.

113. Макара В.А., Стебленко Л.П., Горидько Н.Я., Кравченко В.М., Коломиец А.Н. О ~ влиянии постоянного магнитного поля на электропластический эффект в кристаллах кремния // Физика твердого тела. 2001. Т. 43. Вып. 3. С. 462-465.

114. Альшиц В.И., Даринская Е.В., Гектина И.В., Лавреньев Ф.Ф. Исследование магнитопластического эффекта в монокристаллах цинка // Кристаллография. 1990. Т. 35. № 4. С. 1014-1016.

115. Смирнов Б.И., Шпейзман В.В., Песчанская H.H., Николаев Р.К. Влияние магнитного поля на скорость микропластической деформации монокристаллов С6о // Физика твердого тела. 2002. Т. 44. Вып. 10. С. 19151918.

116. Головин Ю.И., Дмитриевский A.A., Николаев Р.К., Пушнин И.А. Влияние ультраслабого ионизирующего облучения на магнитопластический эффект в монокристаллах фуллерита Сво И Физика твердого тела. 2003. Т. 45. Вып. 1. С. 187-190.

117. Дацко О.И., Алексеенко В.И. Внутреннее трение в магнитообработанном материале с дислокациями // Физика твердого тела. 1997. Т. 39. Вып. 7. С. 1234-1236.

118. Пинчук А.И., Шаврей С. Д. Пороговый характер магнитопластического эффекта при двойниковании в кристаллах висмута // Физика твердого тела. 2004. Т. 46. Вып. 9. С. 1603-1605.

119. Левин М.Н., Семенова Г.В., Сушкова Т.П., Постников В.В., Агапов Б.Л. Влияние импульсного магнитного поля на реальную структурутвердых растворов в системе Sb-As // Физика твердого тела. 2003. Т. 45. Вып. 4. С. 609-612.

120. Бучачеико A.JL, Сагдеев Р.З., Салихов K.M. Магнитные и спиновые эффекты в химических реакциях // Новосибирск: Наука. 1978. 296 с.

121. Бучаченко A.JI. О влиянии магнитного поля на механику немагнитных кристаллов: происхождение магнитопластического эффекта // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2006. Т. 129. Вып. 5. С. 909-918.

122. Бучаченко A.JI. Магнитопластичность диамагнитных кристаллов в микроволновых поляхг // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2007. Т. 132. Вып. 3 (9). С. 673-679.

123. Бучаченко A.JI. Физическая кинетика магнитопластичности диамагнитных кристаллов // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2007. Т. 132. Вып. 4 (10). С. 827-830.

124. Молоцкий М.И. Возможные механизм магнитопластического эффекта // Физика твердого тела. 1991. Т. 33. Вып. 10. С. 3112-3114.

125. Молоцкий М.И. Отрицательный магнитопластический эффект в немагнитных кристаллах // Физика твердого тела. 1993. Т. 35. Вып. 1. С. 1114.

126. Моргунов Р.Б., Баскаков A.A. Корреляция между возникновением магнитопластического эффекта и изменениями спектров электронного парамагнитного резонанса после закаливания монокристаллов NaCl:Eu // Физика твердого тела. 2003. Т. 45. Вып. 1. С. 91-94.

127. Богомолов H.A. Практическая металлография. М.: Высш. Школа. 1978. 272 с.

128. Справочник по металлографическому травлению. Беккерт М., Клемм X. Лейпциг, 1976. Пер. с нем. М.: Металлургия. 336 с.

129. Коваленко ^В.С. Металлография реактивов. Справочник. М.: Металлургия. 1981. 121 с.

130. Баранова Л.В., Демина Э.Л. Металлографическое травление металлов и сплавов: Справ. Изд. М.: Металлург. 1986. 256 с.

131. Панченко Е.В., Скаков Ю.А., Кример Б.И., Арсеньев П.П., Попов К.В., Цвилинг М.Я. Лаборатория металлографии // Под ред. д.т.н., проф. Лившица Б.Г. М.: Металлургия. 1965. 440 с.

132. Харитонов Л.Г. Определение микротвердости // М.: Металлургия. 1967. 47 с.

133. Глазов В.М., Вигродович В.Н. Микротвердость металлов и полупроводников // 2-е изд., испр. и доп. М.: Металлургия. 1969. 248 с.

134. Геллер, Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение // М.: Металлургия. 1989. 456 с.

135. Уманский Я.С., Скаков Ю.А., Иванов А.Н., Расторгуев А.Н. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия // М.: Металлургия. 1982. 631 с.

136. Горелик С.С., Скаков Ю.А., Расторгуев Л.Н. Рентгенографический и электронно-оптический анализ // Учеб. пособие для вузов 4-е изд. доп. и перераб. М.: МИСИС. 2002. 360 с.

137. Уманский Я.С., Фенкелыптейн Б.А., Блантер М.Е. и др. Физическое металловедение //М.: Металлургиздат. 1955. 724 с.

138. Миркин, Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов // Под ред. проф. Я.С. Уманского. М.: Физматгиз. 1961. 863 с.

139. Pearson W.B. A Handbook of Lattice Spacings, Structures of Metals and Alloys // London. New York: Pergamon Press, 1958. 1080 p.

140. Утевский JI.M. Дифракционная электронная микроскопия в металловедении//М.: Металлургия. 1973. 583 с.

141. Эндрюс К., Дайсон Д., Киоун С. Электронограммы и их интерпретация // Перевод с англ. Усикова М.П. под ред. Орлова Л.Г. М.: Мир. 1971.256 с.

142. Томас Гг Электронная микроскопия металлов. Прямое исследование металлов в просвечивающем электроном микроскопе // Пер. с англ. под. ред. Утевского Я.М. М.: ИЛ. 1963. 351 с.

143. Малеев C.B. Рассеяние поляризованных нейтронов в магнетиках // Успехи физических наук. 2002. Т. 172. № 6. С. 617-646.

144. Изюмов Ю.А. Нейтронографические исследования магнитных структур кристаллов // Успехи физических наук. 1980. Т. 131. № 3. С. 387422.

145. Аксенов В.Л. Современные методы структурной нейтронографии // Успехи физических наук. 1980. Т. 131. № 3. С. 545-546.

146. Малеев C.B. Нейтронное рассеяние и исследования по физике твердого тела в ПИЯФ // Успехи физических наук. 1997. Т. 167. № 5. С. 548551.

147. МакЛин Д. Границы зерен в металлах // М.: Металлургиздат, 1960.322 с.