Особенности взаимодействия Fe, Ni, Ti, Cu с атомами внедрения C, N, O при импульсных воздействиях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

005001186 I

Миронова Татьяна Васильевна

ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕИСТВИЯ Ре, Т|, Си

С АТОМАМИ ВНЕДРЕНИЯ С, 14,0 ПРИ ИМПУЛЬСНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

Специальность 01.04.07 - физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

1 7 НОЯ 2011

Самара-2011

005001186

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет»

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: доктор физико-математических наук,

профессор Штеренберг A.M.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор физико-математических наук,

профессор Фёдоров В.А.

доктор физико-математических наук, Кадомцев А.Г.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: ФГБОУВПО «Тульский государственный

университет»

Защита диссертации состоится 9 декабря 2011 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.217.01 ФГБОУ ВПО Самарский государственный технический университет по адресу: г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244, ауд. 500.

Отзывы по данной работе в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: Россия, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244, Главный корпус на имя ученого секретаря диссертационного совета Д 212.217.01; факс: (846) 242-28-89.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного технического университета (ул. Первомайская, 18)

Автореферат разослан <3 ноября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Самборук А.Р.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В науке и промышленной практике исследуются и применяются многие виды механико-химико-термической обработки, модификации поверхности и сварки без расплавления, базирующиеся на использовании внешних воздействий. Открытие эффекта аномального массопереноса при импульсных воздействиях, позволило целенаправленно создавать новые и оптимизировать существующие способы химико-термической обработки и сварки в твердой фазе. Действительно, диффузионный перенос вещества определяет формирование в процессе обработки и стабильность в условиях эксплуатации структуры и фазового состава. К настоящему времени хорошо изучено взаимодействие разнородных металлов под влиянием быстропротекающих процессов и установлено, что импульсная упругая или пластическая деформация является необходимым условием для проявления ускоренной миграции атомов, в том числе атомов неметаллов. Процесс массопереноса приводит к образованию фаз по всей диффузионной зоне, поэтому переоценить их роль в науке и промышленности невозможно. Взаимодействию металлов с атомами легких элементов под влиянием импульсных нагружений при низких температурах не уделялось достаточного внимания, хотя снижение времени и температуры обработки является весьма полезным как с точки зрения удешевления процесса получения изделия, так и улучшения качества самого изделия, в частности, из-за отсутствия разупрочнения.

Основная цель работы: установить закономерности взаимодействия металлов Ре, №, 11, Си с элементами внедрения С, О при импульсных воздействиях.

Научная новизна. В рамках данной работы впервые установлены особенности взаимодействия Ре, N1,11, Си с элементами С, N. О в условиях высокочастотных импульсных воздействий при действии только упругих деформаций и при наложении импульсной пластической деформации. Показана зависимость характеристик импульсного воздействия (скорости е и температуры Т импульсной деформации, вида и энергии воздействия Ец, кратности нагружения и, длительности импульса г) с параметрами массопереноса и фазообразования (формой концентрационного профиля, подвижностью и глубиной проникновения атомов). Впервые систематически исследованы фазовый состав диффузионной зоны и подвижность атомов при взаимодействии ОЦК-, ГПУ- и ГЦК-металлов с азотом, углеродом, кислородом под действием импульсной пластической деформации.

Практическая значимость. Впервые полученные систематические экспериментальные данные по массопереносу в металлы атомов легких элементов под действием упругих, высокочастотных и пластических деформаций позволяют определить условия, в которых происходит ускоренные миграция атомов и фазообразование, а также особенности локализации проникающих атомов и выделившихся фаз в объеме и дефектах

3

кристаллической структуры. В свою очередь, это дает возможность целенаправленно использовать новые знания как основу для разработки способов импульсного воздействия, а также определять оптимальные режимы импульсных методов сварки давлением и химико-термической обработки, в основе которых лежат диффузионные процессы.

Достоверность полученных в диссертационной работе результатов подтверждается использованием апробированных методов исследования, основанных, в первую очередь, на применении радиоактивных изотопов, воспроизводимостью результатов, проверкой их независимыми методами исследования, сравнением с литературными данными.

Личный вклад автора состоит в проведении экспериментальных исследований и изучении особенностей взаимодействия металлов с элементами внедрения при импульсных воздействиях. Автором лично осуществлены постановка задач экспериментального изучения и непосредственное участие в их решении на всех этапах работы, проведен анализ полученных результатов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. При импульсном многократном сжатии газовой среды (60 имп/мин, 2ч, 10 -10 Па, 293-1473К) происходит ускорение диффузии азота и углерода в титане, железе и его сплавах в 2 - 5 раз с образованием диффузионных зон глубиной до 500 мкм, твердых растворов внедрения, карбидов, нитридов.

2. Электрогидроимпульсная обработка железа без нагрева за 10"3 с приводит к образованию диффузионной зоны глубиной от 10 до 40 мкм, содержащей Ре3С, оксиды Ре304 с нарушенной стехиометрией, твердые растворы углерода и кислорода в а- железе.

3. Ультразвуковая ударная обработка железа и его сплавов (30 кГц, 0,2 с'1, 1 - 6 с, 77 - 673 К) приводит к проникновению атомов углерода на глубины от 10 до 400 мкм по объемному механизму. Образуются карбидные фазы, пересыщенные твердые растворы внедрения углерода и замещения никеля в железе.

4. При воздействии со скоростями е = 5-Ю3-5-Ю5 с"1 без нагрева за 1-3 мкс происходит проникновение в медь азота и углерода на глубину до 500 мкм и образование метастабильных твердых растворов в меди. Коэффициент диффузии углерода при 5-105 с"1 увеличивается до 0,5 см2/с.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на следующих всероссийских и международных конференциях: Шестой Всероссийский симпозиум по прикладной и промышленной математике, сентябрь 2005 г., Сочи, Россия; Третья Всероссийская конференция молодых ученых «Фундаментальные проблемы новых технологий в 3-ем тысячелетии», март 2006, г. Томск, Россия; II Международная школа «Физическое материаловедение», февраль 2006 г., Тольятти, Россия; XVI Международная конференция «Физика прочности и пластичности материалов», июнь 2006 г., Самара, Россия; 4-я Международная конференция «Диффузия и диффузионные фазовые

превращения в сплавах 1ЖТ11АЫ8 - 2007», июль 2007 г., Софиевка (Умань), Украина; XVIII Международное совещание «Радиационная физика твердого тела», июль 2008 г., Севастополь, Россия; Международная конференция «Современные проблемы физики металлов», октябрь 2008 г., Киев, Украина; Международный симпозиум «Перспективные материалы и технологии» май 2009 г., Витебск, Беларусь; XVII Международная конференция «Физика прочности и пластичности материалов», июнь 2009 г., Самара, Россия; 8-я Международная конференция «Взаимодействие излучений с твёрдым телом» сентябрь 2009 г., Минск, Беларусь.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка цитируемой литературы, содержащего 179 наименований. Общий объем диссертации составляет 140 страниц, включая 34 рисунка и 11 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении диссертации дается краткая характеристика состояния проблемы, ее актуальность, новизна, научная и практическая значимость, изложены основные полученные результаты, формулируется цель исследования и научные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены и проанализированы имеющиеся в научной литературе экспериментальные данные, касающиеся вопросов, изложенных в настоящей диссертации. Установлены особенности взаимодействия большинства металлов с элементами внедрения при изотермических отжигах и проанализированы соответствующие диаграммы двойных систем. Для одних металлов типично образование твердых растворов и фаз внедрения (Ре, Т!), другим свойственно растворять элементы внедрения без образования химического соединения (N¡-0, Си-Н), в третьих металлах (например, в меди) азот и углерод практически не растворяются в твердой фазе. Также установлено, что температура и время изотермического отжига, давление и свойства газовой среды определяют фазовый состав и протяженность диффузионной зоны.

Однако в ряде бинарных систем, например, 1-"е-С, при импульсных нагружениях, закалке или с помощью химических реакций возникают фазы внедрения и пересыщенные твердые растворы, не существующие в равновесных условиях. Этот процесс особенно хорошо изучен для деформирования прокаткой, частично для электроискрового легирования, незначительно для элекгрогидроимпульсной (ЭГИ) обработки.

Эксперименты по сжатию газовой насыщающей среды показали, что отжиг железа и никеля в среде метана и аммиака приводит не только к проникновению собственных меченых атомов, но и атомов углерода и азота.

Исследование упругих и неупругих свойств железа и его сплава с хромом и никелем после ультразвукового ударного насыщения атомами углерода показало, что в результате обработки происходит увеличение концентрации углерода в твердом растворе и на дислокациях. В то же время для более

быстрых воздействий (прокатка, удар, взрыв) характерно одновременное возникновение фаз внедрения с избытком металла или неметалла.

Во второй главе описаны исследуемые материалы Ре, N1, "П, Си и методы изучения процессов фазообразования в металлах и сплавах при диффузии в них легких элементов в условиях различных внешних воздействий. Применялись длительные упругие деформации, импульсные упругие и пластические нагружения в широком интервале температур, длительностей воздействия и скоростей деформации, одновременное действие двух видов нагружения. Описано применяемое для этого оборудование и режимы обработок, в том числе и многократное воздействие.

К числу объектов исследования относятся концентрации проникающих атомов в диффузионной зоне, эффективный коэффициент диффузии, диффузионная ширина границ зерен и субзерен.

Применялись различные методы исследования, в первую очередь, связанные с использованием радиоактивных изотопов: послойный радиометрический и авторадиографический анализы; макро-, микро- и электронно-микроскопическая авторадиография.

Для изучения структурных, концентрационных и химических неоднородностей применялись методы микро- и электронномикроскопической авторадиографии с регистрацией изображения в тончайшем (до 0,1 мкм) слое ядерной фотоэмульсии.

Изучение фазового состава диффузионной зоны проводилось методами рентгенографии, гидростатического взвешивания, металлографии и микро-рентгеноспектрального анализа. Эксперименты осуществлялись на образцах, погруженных в жидкий азот непосредственно после импульсной пластической деформации при повышенных температурах для фиксации образовавшихся фазовых составляющих.

Для диффузии меченых атомов в данном случае концентрационный профиль описывался выражением:

где б - количество диффундирующего вещества, Э - коэффициент диффузии или массопереноса, т- длительность процесса переноса вещества, X -глубина проникновения. При этом расчет коэффициентов массопереноса Ом по концентрационным профилям, осуществлялся по формуле:

Для коэффициентов £>м, полученных с помощью снятия слоев, применялась формула:

.. Сотг

(3)

где Ы, - активность образца после снятия слоя толщиной X., ц - линейный коэффициент поглощения радиоактивного излучения материалом образца; т -длительность миграции атомов.

Для вычисления Ои при авторадиографических методах использовали соотношение (2), где концентрация пропорциональна степени почернения поверхности на фотоснимках.

При построении графика зависимости \%С=/(х!) получалась расчетная формула:

¿> = 7-!—, (4)

где а - угол наклона на графике.

При наложении следующего деформирующего импульса коэффициенты диффузии определялись по формуле:

С(Х,0 = |-ехр(/?г)

ехр(-уХ) ■ еф\ /?- + ехр(^)■ ег^р+ 0

(5)

где А и у - константы, определяющие подвижность атомов при предыдущем воздействии, а р = у ■ -¡От.

Для образцов, подвергаемых многократным воздействиям, применялся абсорбционный метод. Коэффициенты массопереноса рассчитывались по формуле:

■^=ехрИ-егед, (6)

**о

где

При диффузии из тонкого слоя можно считать, что полное число атомов в единице объема приблизительно равно абсолютной концентрации растворителя:

Л'о + ЫрхЫр. (7)

При переходе к относительной концентрации окончательно можно записать:

С(Х,0 = -^~Л=ехр[-—), (8)

У а 1 4£>г/

где А - толщина нанесенного слоя, Ув и УР - атомные объемы диффундирующего вещества и металла-растворителя. Для плоскости Х=0, решение второго уравнения Фика имеет вид:

откуда коэффициент диффузии:

НА у„ с

(10)

В третьей главе представлены результаты изучения массопереноса атомов неметаллических элементов (С, N. О), и образования фаз в диффузионной зоне при действии на металлы импульсных упругих

деформаций: в условиях импульсного сжатия газовой нейтральной и насыщающей среды; при горении газовых разрядов в нейтральной и насыщающей атмосфере; при электрогидроимпульсной обработке без нагрева.

При бомбардировке ионами азота в плазме тлеющего разряда металлов с различным типом кристаллической решетки Ре (ОЦК), И (ГПУ), Си (ГЦК) в приповерхностном слое железа и титана возникают пересыщенные твердые растворы внедрения и нитридные фазы, соответствующие диаграммам состояний, в то время как в меди, образуется только твердый раствор внедрения. Те же закономерности взаимодействия металлов с углеродом имеют место при обработке в разряде, горящего в среде метана. При бомбардировке ионами аргона или криптона предварительно насыщенных азотом железа и никеля при тех же характеристиках тлеющего разряда, что и процесс насыщения, происходит диссоциация нитридных фаз, находящихся вблизи поверхности, диффузия азота, образование твердого раствора внедрения в объеме зерна и выделение образующихся мелкодисперсных нитридов на границах зерен. Что же касается насыщенной азотом меди, то последующая бомбардировка ионами инертных газов привела к дальнейшей миграции азота в глубь меди, причем концентрационный профиль по-прежнему представлял собой экспоненциальную зависимость от глубины проникновения с максимумом концентрации на поверхности.

Иные закономерности наблюдаются при взаимодействии железа (сталей) и меди с предварительно введенными атомами углерода при бомбардировке ионами инертных газов. Для обоих металлов ионная бомбардировка приводит к такому перераспределению атомов углерода, что на концентрационных профилях возникают максимумы, отстоящие от поверхности (рис. 1,2).

Рис. 1. Предварительное распределение 14С в железе (/) и после бомбардировки ионами Аг (2) (а), авторадиограмма-реплика поверхности (14С), х 4800 (б).

Однако природа этих максимумов в железе и меди различна. В железе он связан с образованием карбидов Ре3С, выявляемых как рентгеноструктурным, так и авторадиографическим анализом, причем изображение, получаемое в излучении изотопа 55Ре, имеет такой же вид, как и в излучении |4С (рис. 1 б). В то же время авторадиографическая картина, полученная с помощью изотопа 85Кг, имеет другой вид: равномерное

распределение меченых атомов в объеме и в границах зерен с небольшим количеством скоплений атомов инертного газа в местах образования газонаполненных пор. Максимум в меди, возможно, связан как с восходящей диффузией при действии на атомы углерода повышения температуры приповерхностного слоя при разряде, так и с возникновением радиационных дефектов. Карбиды меди не образуются ни при насыщении из метана, ни при последующей бомбардировке ионами инертного газа, возникает только твердый раствор углерода в меди с максимальным количеством атомов, приходящихся на элементарную ячейку па = 4,05. В него затем встраиваются атомы аргона, что приводит к уменьшению па до 3,9. Следовательно, образуется сложный раствор вычитания, в котором, часть межузлий занята углеродом.

Л\ отп.еЙ. то'

№

'-Л

30 „. вО 90

А, .НК.Ч

Рис. 2. Распределение атомов 4С в меди после насыщения в тлеющем разряде в среде меченого по углероду диссоциированного метана СН4 (Ер = 1 кэВ) в течение 1 ч (/) и после обработки ионами Аг (2) (а), 85Кг (б) и 14С («) после обработки меди в плазме тлеющего разряда в среде инертного газа, х 4800.

Таким образом, использование насыщающих и нейтральных сред, а также их последовательное применения для обработки в тлеющем разряде дает возможность создавать заданные профили легирования и вводить требуемое количество легирующей примеси.

Электроискровое легирование без нагрева в среде метана также способствует проникновению атомов углерода в медь. Отметим, однако, что диффузия атомов металла (железа 55Ре из железного электрода) в данных условиях нагружения, но в среде без меченых атомов углерода, происходит на большую глубину - до 30 мкм. Исследование фазового состава диффузионной зоны показало, что при введении углерода в медь как из угольного анода, так и из среды метана образуется не механическая смесь углерода и меди, а твердый раствор, причем параметр решетки меди заметно уменьшается (с 0,3615 до 0,3609 нм). Следовательно можно предположить, что часть атомов углерода замещает атомы меди в узлах решетки, хотя различия в атомных радиусах меди и углерода превышает 15 %. Изотермический отжиг при 973 К в течение 1 ч приводит к распаду метастабильного раствора (параметр решетки меди возвращается к исходному значению), выходу атомов углерода из объема к поверхности и образованию на поверхности тонкого (-0,1 мкм) графитного слоя с

9

ромбической симметрией. При одновременном проникновении в медь углерода из среды и железа из электрода также образуется метастабильный раствор, который при нагреве распадается с выходом углерода и образованием дисперсных скоплений железа в диффузионной зоне.

При введении в медь атомов аргона (медный анод, среда - аргон с 85Кг) параметр решетки твердого раствора инертного газа в меди увеличивается. При условиях обработки: Еи = 6,4 Дж, хи = 200 мкс, ля = 5-104 в слое до 15 мкм параметр решётки достигает 0,3620 нм, глубина проникновения- 25 мкм.

При действии искровых разрядов на медный образец (анод также из меди) осуществляемом на воздухе увеличивается параметр решетки меди в результате образования сложного раствора внедрения. Симметрия кристалла меди не изменяется, и какие-либо фазы кроме твердого раствора азота, кислорода, аргона и других компонентов воздуха в меди отсутствуют. То есть можно ввести как растворяющиеся, так и нерастворимые металлы обработкой искровыми разрядами.

Аналогичным образом, при обработке искровыми разрядами железа в различных газовых средах (азот, аргон, метан, содержащий водяные пары воздух) происходит образование различных фаз. При этом твердые растворы локализуются в объеме зерна, а фазы внедрения на границах. Следовательно, при электроискровом легировании необходимо учитывать взаимодействия металла со средой.

В отличие от обработки в электрических разрядах при импульсном сжатии нейтральной газовой среды (аргон, криптон) при температурах 473 К и 1223 К не происходит проникновения атомов инертного газа в металлы, наблюдается только миграция атомов поверхностного слоя: собственных атомов железа и титана, атомов никеля в титан.

Однако обработка в насыщающих средах (метан, аммиак) способствует самодиффузии, диффузии азота и углерода, образованию равновесных и пересыщенных твердых растворов и фаз внедрения в железе, титане и сплавах на их основе. Причем диффузия имеет преобладающий зернограничный характер, в то время как ионная бомбардировка в тлеющем и искровом разрядах способствует диффузии и распределению по объему зерна. Нитриды и карбиды, как и при обработке в разрядах, располагаются по границам зерен (рис. 3).

Полученные результаты показывают, что взаимодействие металла (железо, титан) с атомами инертных газов, металлов, легких элементов в данных условиях нагружения является различным. В первом случае проникновение отсутствует, во втором наблюдается ускоренный диффузионный перенос вещества и образование твердых растворов, а в третьем - миграция азота и углерода способствует не только созданию обширной диффузионной зоны, но и твердых растворов внедрения, карбидов и нитридов. Причем эти процессы происходят во время обработки, а не по ее завершению.

В результате электрогидроимпульсной обработки железа при низких температурах можно за тысячные доли секунды получить в диффузионной

зоне требуемое распределение атомов углерода и кислорода и фазовых составляющих без увеличения дефектности структуры и формоизменения изделия в целом. То есть, уменьшая в тысячу раз по сравнению с импульсным сжатием среды длительность одного акта воздействия можно получить твердые растворы и фазы внедрения без нагрева.

Рис. 3. Распределение 5:5Ре в железе после обработки в Аг (/) и СН4 (2) в течение 1 ч (а) и авторадиограмма-реплика Ие в плоскости, параллельной поверхности и лежащей на глубине ~ 100 мкм, после обработки в среде метана, меченого по углероду, х2500 (б).

На глубину проникновения атомов легких элементов влияют энергия электрогидроудара и количество актов ЭГИ-воздействия, увеличивая протяженность диффузионной зоны. При этом происходит сдвиг максимума концентрации (табл.1).

Таблица 1.

Глубины проникновения (X) и положения максимумов концентрации углерода (Хтах) в зависимости от количества актов ЭГИ-воздействия (п) на железо (Еи =35 кэВ)._

п 1 3 5 10 20 35

X, мкм 11 15 18 21 32 40

Хтах, мкм 5 7 9 И 18 22

Несмотря на низкую температуру воздействия, миграция атомов кислорода и углерода в железе происходит по объему зерна. Однако форма профиля их распределения является различной. Введенный в железо цементацией углерод перераспределяется и образует максимум концентрации на расстоянии, которое увеличивается с ростом кратности приложения импульсной нагрузки. Такая форма профиля (с максимумом) типична для перераспределения углерода, как при отжигах, так и импульсных пластических деформациях, а также при импульсном сжатии среды (рис.3). Проникновение кислорода из окисного слоя на поверхности в глубь железа не приводит к образованию максимума. Происходит размытие и понижение исходного П-образного слоя, толщиной до 1 мкм, появление концентрационного профиля экспоненциального вида, переходящего с 5 мкм в слабый протяженный «хвост», тянущийся до 15 мкм (при 20 актах).

Фазовый анализ показал, что при диффузии углерода в железе в приповерхностном слое образуются мелкодисперсные карбиды,

И

расположенные на некотором удалении от поверхности. По-видимому, обеднение поверхности связано как с восходящей диффузией, так и с переходом углерода в процессе фазообразования. Вновь образующиеся карбиды не связаны с карбидами, возникшими при предварительной цементации. Мигрирующие атомы углерода не встраиваются в существующие зерна цементита, а создают новые фазы. Более того, под действием деформации в течение 1 мкс успевают произойти частичный распад исходного Fe3C и твердого раствора углерода в a-Fe, миграция высвободившихся атомов углерода и, наконец, образование пересыщенного твердого раствора углерода в железе и цементита. При диффузии кислорода помимо твердого раствора кислорода в железе в диффузионной зоне присутствуют в незначительном количестве мелкодисперсные нестехиометрические оксиды Fej04, то есть атомы кислорода, мигрируя по кристаллической решетке, захватывались атомами железа, как правило, в местах скопления дислокаций и образовывали твердый раствор с переменной концентрацией и оксиды в объеме металла.

В четвертой главе приводятся результаты изучения диффузионных процессов углерода и азота в железе, никеле, меди и титане в различных условиях импульсных пластических деформаций.

При действии на железо и его сплавы высокочастотных колебаний в процессе отжига происходит повышение подвижности атомов, и процесс переноса вещества с поверхности вглубь металла имеет зернограничный характер. Одновременное действие знакопеременных колебаний и импульсной пластической деформации приводит к макроскопическому объемному переносу вещества с поверхности вглубь обрабатываемого в течение нескольких секунд металла даже при комнатной температуре и ниже 0°С, вплоть до температуры жидкого азота. Причем это справедливо не только для атомов углерода, но и для собственных атомов и атомов элементов, образующих твердые растворы замещения.

Исследование температурной зависимости коэффициента диффузии углерода в железе (рис. 4) показало, что одновременное применение ультразвуковой обработки и импульсной пластической деформации со скоростью до 1 с"1 усиливает перенос вещества в отличие от влияния озвучивания без пластической деформации и позволяет получать при низких температурах заметные науглероженные слои железа, причем концентрационные профили хорошо описываются экспоненциальной зависимостью от квадрата глубины проникновения.

В результате проникновения атомов углерода в железе под действием ультразвуковой ударной обработки образовывались протяженные науглероженные слои, доходящие в зависимости от длительности воздействия до 35 - 60 мкм при обработке без нагрева и до 0,7 мм при 773 К, состоящие из твердого раствора углерода в «-Fe с максимальной концентрацией 0,7 % и цементита Fe3C. При температуре 308 К содержание углерода в твердом растворе не превышало 0,2 %, а количество карбидной фазы, примерно, в 4 раза меньше, чем при 773 К. Все это существенно

12

больше, чем при отжиге и озвучивании без деформации. Проникающие атомы металлов и углерода располагались в объеме зерен даже при УЗУО без нагрева, причем образующиеся в процессе деформирования мелкодисперсные карбиды также локализовались преимущественно внутри зерна. Атомы никеля в стали не только растворялись в уже существующем твердом растворе углерода в железе, но и частично проникали в цементит, замещая атомы железа, что приводило к изменению параметра решетки. В то же время при озвучивании без деформации никель не взаимодействовал с карбидом железа. Следовательно, нескольких секунд УЗУО со скоростью деформации 0,2 с' достаточно для образования твердых растворов различного типа и фаз внедрения.

Рис. 4. Температурные зависимости коэффициентов диффузии углерода в железе с 5% N1 при изотермическом отжиге (/), при УЗО (2), при УЗУО (5) (а); концентрационные профили распределения углерода в железе при температурах 305 К (/), 473 К (2), 673 К (3) (б).

Различие в температурных зависимостях коэффициентов диффузии углерода и ряда металлов в железо в равновесных условиях и при УЗУО иллюстрирует таблица 2.

Таблица 2.

Параметры диффузии (О0, см2/с; ккал/моль; й™, см2/с) при изотермическом отжиге (873 - 1173 К) и при импульсном воздействии на железо атомов углерода (673 - 873 К) и металлов (308 - 873 К, 5 с)

Диффузант Изотермический отжиг УЗУО

й0 Я ^¡ПЗХ О0 0. рЗОИК

Углерод 14С 2,0 -10"2 20,1 3,8-10"6 1,6-10"2 8,8 ±0,5 7,1-Ю"'0

Хром мСг 3,0-104 82,0 2,0-10"" 9,2-10"6 2,9 ±0,2 6,3-10*

Железо "Ре 2,0 60,0 1,5-10" 6,8-10"6 3,3 ± 0,2 2,2-10""

Никель 63№ 9,9 61,9 3,3-10" 1,8-10"5 3,2 ± 0,2 8,6-10"9

В условиях ударного нагружения изучено взаимодействие ОЦК (Ре) и ГЦК (Си, №) - металлов с азотом и углеродом. В процессе проникновения углерода из науглероженного образца-источника в железо при ударном

механическом воздействии в течение нескольких миллисекунд с понижением температуры уменьшается как концентрация углерода в приповерхностном слое, так и глубина его проникновения. Концентрационный профиль становится более крутым, а карбидные фазы исчезают на меньших глубинах. Для деформирования без нагрева максимальная глубина, на которой можно выявить цементит, не превышает 15 мкм, а содержание углерода в твердом растворе на поверхности образца достигает 0,5 %. Расчет количества атомов, приходящихся на элементарную ячейку твердого раствора, выполненный для содержания углерода 0,5% и 1,15%, дает значения пл, равные 2,044 и 2,150. То есть растворение углерода в железе в процессе импульсной обработки, как и в равновесных условиях, происходит по типу внедрения.

При взаимодействии железа с азотом при деформации со скоростью е = 100 с' без нагрева обнаружено изменение величины периода кристаллической решетки (до 0,2883 нм), что свидетельствует об образовании твердого раствора азота в железе. В то же время нитриды железа выявлены не были даже в тонком приповерхностном слое. Максимальная глубина проникновения оказалась равной 120 мкм.

При деформировании меди, находящейся в контакте с медью, предварительно насыщенной в тлеющем разряде углеродом, углерод проникал в медь на глубину ~ от 25 до 90 мкм и образовывал твердый раствор. При этом фазы внедрения и места скопления графита не возникали, а имела место экспоненциальная концентрационная зависимость.

На поверхности, контактирующей с насыщенным образцом, параметр решетки меди увеличивается на 0,0006 нм (при параметрах деформации: Т= 1223 К, £ = 50 с', е = 20 %, х = 4 мс). Подобный результат имеет место только при мгновенном охлаждении в жидком азоте сразу же после деформации. Иначе в процессе остывания за 1-2 мин происходят выход атомов углерода из твердого раствора и их миграция к поверхности. На поверхности возникает тонкий слой графита. После его удаления в меди остаются разве что следы углерода, которые никаким из примененных методов выявить не удалось.

При переходе к деформированию меди с более высокой скоростью - в условиях магнитноимпульсной (lOMöV) и взрывной (105-5-105с"') обработок без нагрева происходит проникновение углерода в медь (из контактирующего с медью графита), пропорциональное скорости деформации, на глубину от 300 до 500 мкм (рис. 5), описываемое экспоненциальной зависимостью концентрации от квадрата глубины. Однако при одновременном действии повышенных температур (А Т~ 400°) и скоростной пластической деформации изменяется форма концентрационного профиля - при перераспределении углерода в меди, предварительно насыщенной углеродом 1 С из метановой плазмы тлеющего разряда, появляется максимум на некотором расстоянии от поверхности, связанный с выделением графита, карбидов меди СиС2 и Си2С2 непосредственно в процессе деформирования.

При скоростной пластической деформации по всей диффузионной зоне образуются несоответствующие диаграмме состояния фазы; метастабильные твердые растворы иной концентрации компонентов; избыточные фазы с отклонением от стехиометрических соотношений компонентов. А.М.Гусаком с сотрудниками были развиты теоретические представления о возможных механизмах массопереноса в металлах, на основе микроскопической модели межузельной диффузии «kick-out», которая базируется на концепции баллистических прыжков, предложенной Ж.Мартеном с сотрудниками для диффузии в условиях облучения или механического перемешивания.

В соответствии с общими термодинамическими соображениями можно допустить квадратичную зависимость диссипации энергии от скорости

деформации. Скорость диссипации Q можно записать в форме: Q = TS , где Г - температура, S - энтропия, зависящая от набора термодинамических параметров . Тогда:

(и)

у -_ dS

где л,- — _ термодинамические силы, сопряженные с . При линейной связи между параметрами х, и X,:

ki=-YL«X> (12)

с симметричными коэффициентами Онзагера 1Ц. Тогда подстановка x<=JLlPi из формулы (12) в уравнение (11) дает следующую

квадратичную форму: S = '£jL-1xixj s где Ц' - элементы матрицы, обратной

v

матрице коэффициентов Онзагера.

Таким образом, скорость диссипации при импульсном воздействии связана со скоростью деформации следующим образом:

Q = kE2, (13)

где к - константа, которая может отличаться для разных фаз.

Для одномерной диффузии в бинарном сплаве с учетом закона сохранения энергии кинетическое уравнение будет иметь вид:

¿С ГА СА 7 ГА

"Си _ _ ^п-И уЛВ си-1 -р/Ш _ ГАВ

Сп 1 л+1->л °п 1 и-1-« Сп 1 п-*п +

Ш V V V

41-сУ-^-Г^ ,' (14)

V V V

где сп, сп ^ сп • концентрация компонента В (в узлах), межузлий А и В в п-ой плоскости соответственно.

^Г44 -А.С г® ^

:_ic г® Vi »-»tí л

V V

/ С , JT> n •

v о n-n V

V

га +

1h_MJ '

V

V V V V

В jA ^A

I " г И г IT8* I mi Г>А .

V V V

n{ j-fA

П4-И'

и аналогично для с" с заменой А *-> В и с, о (1-е,). Где V - число межузлий, приходящихся на узловой атом (V = 3), - число ближайших межузлий в своей плоскости (= 4), - частота вытеснения атома У в плоскости ]

межузлием сорта X из 1-тои плоскости, 1 - частота прыжков межузлия X из плоскости 1 в плоскость j. С учетом неравновесных условий при действии импульса деформации эти частоты прыжков выражаются через энергии соответствующих активационных барьеров и баллистические константы следующим образом:

Г", = и.ех р

Híy = v'„ exp

Об),

Е'*

.Zt11

кТ

+ Ь, (17)

где Ь - константа, зависящая от скорости деформации. Для активационного барьера:

= £„-Е] - Е;х , E\tí =Е'0- Е;х , (18)

где Ео и Е'о - еедловые энергии для актов «kick-out» и прямых межузельных перескоков соответственно, которые взяты постоянными, Е* - энергия компонента Y в узле, Е* - энергия компонента X в межузлии:

Е) = + )Еп +4(2- сн - c,t, )Еи, (19)

Е;х =с,Е'хв +(1-С,)Е'ха . (20)

Для системы Fe-C был сделан компьютерный расчет тенденции изменения концентрации растворенного вещества с ростом температуры деформирования с учетом предположения, что константа, зависящая от скорости деформации, b равна 0,02 v0, где v0 - число межузлии, приходящихся на ближайшую координационную сферу (16). Сравнение результатов вычислений с экспериментальными данными, полученными при е= 100 с'1, показало их соответствие. Полное совпадение наблюдалось только при содержании растворенного углерода в кристаллической решетке а-железа в пределах 0,56 - 0,59% и диапазоне температур 663 - 673 К.

Основные выводы диссертационной работы:

1. При импульсном многократном сжатии газовой среды (60 имп/мин, 2 ч, 10 -10 Па, 293-1473К) происходит ускорение диффузии азота и углерода в титане, железе и его сплавах в 2 - 5 раз с образованием диффузионных зон глубиной до 500 мкм, твердых растворов внедрения, карбидов, нитридов.

2. Электрогидроимпульсная обработка железа без нагрева за 10'3 с в зависимости от количества импульсов приводит к образованию диффузионной зоны глубиной до 40 мкм, содержащей Fe3C, оксиды Fe304 с нарушенной стехиометрией, твердые растворы углерода и кислорода в а-железе.

3. Ультразвуковая ударная обработка железа и его сплавов (30 кГц, 0,2 с"1, 1 - 6 с, 77-873 К) приводит к проникновению атомов углерода на глубины от 10 до 400 мкм по объемному механизму. В диффузионной зоне образуются карбидные фазы, пересыщенные твердые растворы внедрения углерода и замещения никеля в железе.

4. При ударном сжатии со скоростью деформации е = 105-5-105 с"1 без нагрева коэффициенты диффузии углерода в меди составляют DM ~ 0,3 - 0,6 см /с. Образуются метастабильные твердые растворы атомов углерода и азота в меди (ACT « 0,0008 им и ¿<;с" * 0,0002 нм). При повышенных температурах возникают также карбиды СиС2 и Са2С2.

5. Полученные экспериментальные результаты в рамках модели межузельной диффузии атомов углерода и азота объясняются путем баллистических прыжков данных атомов.

Основное содержание диссертации полностью отражено в следующих работах:

Статьи, опубликованные в журналах,рекомендованных ВАКМинобрнауки

России

1. Миронова, Т.В. Особенности взаимодействия ОЦК-металлов с углеродом и азотом в условиях ударного сжатия / Т.В.Миронова, Д.С. Герцрикен, A.M. Штеренберг и др. // Проблемы машиностроения и автоматизации. - 2005. - № 3. - С. 66-72.

2. Миронова, Т.В. Взаимодействие углерода с железом и его сплавами при ультразвуковой ударной обработке / Т.В.Миронова, В.Ф.Мазанко, Г.И.Прокопенко и др. // Физика и химия обработки материалов. - 2006. - №3. - С.73-82.

Статьи в научных журналах или сборниках трудов

3. Миронова, Т.В. Образование фаз внедрения при импульсном сжатии среды / Т.В.Миронова, В.М.Мазанко, Д.С.Герцрикен и др// Вюник Черкаського нацюн. ун-ту. Серш «ФЬ.-мат. Науки». -2004. - Вип. 62. -С. 74-84.

4. Миронова, Т.В. Особенности проникновения атомов в железо в условиях ультразвуковой ударной обработки / Т.В. Миронова, В.Ф.Мазанко, Г.И.Прокопенко и др. // Доповда НАНУ. - 2005. - № 8. - С. 76-83.

5. Миронова, Т.В. Особенности фазообразования в железе и стали при ультразвуковой ударной обработке / Т.В.Миронова, В.Ф.Мазанко, Г.И.Прокопенко и др. // Доповцц НАНУ. - 2005. - № 7. - С. 71 - 76.

6. Миронова, Т.В. Фазообразование при импульсных знакопеременных деформациях / Т.В.Миронова, А.М.Штеренберг, Д.С.Герцрикен, и др. // Обозрение прикладной и промышленной математики. - 2005. - Т. 12. - Вып. 4. - Часть 2. - С. 1138-1139.

7. Миронова, Т.В. Взаимодействие металлов с легкими элементами в условиях импульсных упругих деформаций / Т.В.Миронова, A.M. Штеренберг, Д.В.Миронов / Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. - 2006. - Вып. 3. - С. 44-47.

8. Миронова, Т.В. Взаимодействие металлов с легкими элементами в условиях импульсных упругих деформаций / Т.В.Миронова,

A.M. Штеренберг, В.Ф.Мазанко и др. // «Физическое материаловедение»: сб. тез. II междунар. школы. / ТГУ. - Тольятти, 2006. - С. 92-93.

9. Миронова, Т.В. Взаимодействие тугоплавких металлов со сталями в условиях скоростной пластической деформации / Т.В.Миронова,

B.Ф.Мазанко, A.M. Штеренберг и др. // «Физика прочности и пластичности материалов»: сб. материалов XVI междунар. науч. конф. / СамГТУ. - Самара, 2006. - С. 202-204.

10. Mironova, T.V. Temperature effect on diffusion processes in metals at different impulse treatments / T.V. Mironova, D.S. Gertsriken, V.M.Mazanko //

Шсник Черкаського нацюнального уншсрситету. Cepin «Ф1зико-математичш науки». - 2007. - Вип. 117. - Р. 40-46.

11. Mironova, T.V. Features of Fe atoms diffusion in liquid Fe-Al alloys at action of a variable magnetic field / T.V.Mironova, V.M. Mazanko, S.M. Zakharov // «Diffusion and diffusional phase transformations in alloys»: Abstract booklet of IV Inter, conf. «DIFTRANS-2007». - Sofiyivka, Ukraine 2007 - P 145.

12. Mironova, T.V. Features of Fe atoms diffusion in liquid Fe-Al alloys at action of a variable magnetic field / T.V.Mironova, V.M. Mazanko, S.M. Zakharov // BicHHK Черкаського нацюн. ун-ту. Cepin «ФЬико-математичш науки». - 2007. - Вип. 117. - Р. 47 - 50.

13. Миронова, Т.В. Диффузионные процессы в металлах при действии дуговых разрядов / Т.В. Миронова, Б.А. Ляшенко, С.А. Бобырь и др. // «Радиационная физика твердого тела»: сб. трудов XVIII междунар совещ. - М.: МОН РФ, 2008. - С.85 - 92.

14. Миронова, Т.В. Взаимодействие металлов с легкими элементами и инертными газами при действии искровых разрядов / Т.В.Миронова, В.Ф. Мазанко, Д.С. Герцрикен и др. // «Радиационная физика твердого тела»: сб. трудов XVIII междунар. совещ. - М.: МОН РФ, 2008. - С 93 - 99.

15. Миронова, Т.В. Влияние границ раздела на миграцию атомов в импульсно деформируемых металлах / Т.В.Миронова, В.Ф. Мазанко, Д.С. Герцрикен и др. // «Современные проблемы физики металлов»: сб. тез. междунар. конф. / ИМФ НАНУ. - Киев, Украина, 2008. - С. 144.

16. Миронова, Т.В. Особенности взаимодействия атомов углерода с железом при многократном электрогидроимпульсном нагружении / Т.В.Миронова, В.Ф. Мазанко, Д.С. Герцрикен и др. // «Перспективные материалы и технологии»: сб. тез. междунар. симпозиума. - Витебск Беларусь, 2009. - С. 36 - 37.

17. Миронова, Т.В. Взаимодействие меди с углеродом при высокоинтенсивных воздействиях / Т.В.Миронова, A.M. Штеренберг, В.Ф. Мазанко и др. // «Физика прочности и пластичности материалов»: сб. тез. XVII междунар. конф. - Самара, 2009. - С.7.

18. Миронова, Т.В. Взаимодействие железа с газами воздуха под действием искровых разрядов / Т.В.Миронова, Д.С. Герцрикен, В.Ф. Мазанко и др. // «Взаимодействие излучений с твёрдым телом»: сб. материалов 8-ой междунар. конф. - Минск, Беларусь, 2009. - С. 24-26.

19. Миронова, Т.В. Взаимодействие меди с газами воздуха под действием искровых разрядов / Т.В.Миронова, Д.С. Герцрикен, В.Ф. Мазанко и др. // «Взаимодействие излучений с твёрдым телом»: сб. материалов 8-ой междунар. конф. - Минск, Беларусь, 2009. - С. 27-29.

отпечатан с разрешения диссертационного совета Д 212.217.01 Ф ГБОУ ВПО Самарски государственный технический университет (протокол № 6 от 14 октября 2011 г.)

Заказ Ха 353 Тираж 100 экз. Отпечатано на ризографе. ГОУ ВПО Самарский государственный технический университет Отдел типографии и оперативной печати 443100 г. Самара ул. Молодогвардейская, 244

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4

1. Ультразвуковая ударная обработка железа и его сплавов (30 кГц, 1-6 с, 77 - 673 К) приводит к проникновению атомов на глубины от 10 до 400 мкм по объемному механизму. В диффузионной зоне образуются карбидные фазы, пересыщенные твердые растворы внедрения углерода и замещения никеля в железе. Присутствие 0,5% С в сталях замедляет проникновение атомов металлов и углерода при УЗО и УЗУО, примерно в 3 и 5 раз.

2. Образующиеся в процессе ударного сжатия {е = 1 - 500 с*1) твердые растворы внедрения азота и углерода располагаются равномерно в объеме зерна (Ре, Т1, N1, Си), в то время как для фаз РезС с орторомбической решеткой, Ре4>Т, Си3Ы и с нарушенной стехиометрией есть локализация на границах зерен.

3. При е = 105 — 5-105 с"1 без нагрева коэффициенты диффузии углерода л в меди составляют Ом ~ 0,3 - 0,5см /с. Образуются метастабильные твердые растворы атомов углерода и азота в меди 0,0008 нм и

Аа^"« 0,0002 нм). При повышенных температурах возникают также карбиды СиСг и С112С2.

4. Результаты объясняются в рамках модели диффузии атомов углерода путем баллистических прыжков. Наблюдается корреляция между экспериментальной и теоретически рассчитанной температурными зависимостями концентрации углерода в твердом растворе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Фазовый состав приповерхностных слоев меди и железа при действии искровых разрядов зависит от среды. Появляются твердые растворы внедрения углерода, азота, кислорода, аргона, а также оксиды, гидрооксиды, нитриды и карбиды.

2. При импульсном многократном сжатии газовой среды (60 имп/мин, 2 ч, 105-107 Па, 293-1473К) происходит ускорение диффузии азота и углерода в титане, железе и его сплавах в 2 - 5 раз с образованием диффузионных зон до 500 мкм, твердых растворов внедрения, карбидов, нитридов. У

3. Электрогидроимпульсная обработка железа без нагрева за 10' с в зависимости от количества импульсов приводит к образованию диффузионной зоны глубиной до 40 мкм, содержащей РезС, оксиды Ре304 с нарушенной стехиометрией, твердые растворы углерода и кислорода в а-железе.

4. Ультразвуковая ударная обработка железа и его сплавов (30 кГц, 0,2 с'1, 1 - 6 с, 77-873 К) приводит к проникновению атомов углерода на глубины от 10 до 400 мкм по объемному механизму. В диффузионной зоне образуются карбидные фазы, пересыщенные твердые растворы внедрения углерода и замещения никеля в железе.

5. При ударном сжатии со скоростью деформации ё = 105-5-105 с'1 без нагрева коэффициенты диффузии углерода в меди составляют Ом ~ 0,3 - 0,6 см /с. Образуются метастабильные твердые растворы атомов углерода и азота в меди (Да^Си« 0,0008 нм и Аа^Си« 0,0002 нм). При повышенных температурах возникают также карбиды СиСг и С112С2.

6. Полученные экспериментальные результаты в рамках модели межузельной диффузии атомов углерода и азота объясняются путем баллистических прыжков данных атомов.

1. Казаков, Н.Ф. Диффузионная сварка материалов /Н.Ф.Казаков. - М.: Машиностроение, 1976. - 312 с.

2. Николаев, Г.А. Специальные методы сварки / Г.А.Николаев, H.A. Ольшанский М.: Машиностроение, 1975. - 232 с.

3. Кудинов, В.М. Сварка взрывом в металлургии / В.М.Кудинов, А.Я.Коротеев- М.: Металлургия, 1978. — 266 с.

4. Целиков, А.И. Теория прокатки / А.И.Целиков, А.И.Тришков М.: Металлургия, 1970. - 358 с.

5. Гулый, Г.А. Высоковольтный электрический разряд в силовых импульсных системах / Г.А.Гулый, П.П.Малюшевский Киев: Наукова думка, 1977. - 176 с.

6. Верхотуров, А.Д. Технология ЭИЛ металлических поверхностей /

7. A.Д.Верхотуров Киев: Техника, 1982. — 181 с.

8. Биронт, B.C. Применение ультразвука при термообработке металлов /

9. B.С.Биронт М.: Металлургия, 1977,168 с.

10. Кулемин, A.B. Ультразвук и диффузия / А.В.Кулемин М.: Металлургия, 1978.-199 с.

11. Лахтин, Ю.М. Азотирование стали / Ю.М.Лахтин, Я.Д.Коган — М.: Машиностроение, 1976. — 256 с.

12. Ю.Химико-термическая обработка металлов и сплавов / под редакцией

13. A.c. 404508. СССР. Способ сварки давлением / А.И.Игнатенко, Г.К.Харченко. МКИ В 23 К 20/00. опубл. 14.12.73 . Бюл. № 44.

14. A.c. 1454613. СССР. Способ сварки давлением с подогревом / Д.С.Герцрикен, Ю.Н.Коваль, В.М.Тышкевич, В.М.Фальченко. БИ №4, 30.01.1989.

15. A.c. 1481008. СССР. Способ сварки давлением с подогревом / Д.С.Герцрикен, А.И.Игнатенко, В.М.Тышкевич, В.М.Фальченко. БИ №19,2305.1989.

16. A.c. 1468965. СССР. Способ химико-термической обработки стальных изделий / Д.С.Герцрикен, В.М.Тышкевич, В.М.Фальченко, Т.В.Юрик. БИ №12,30.03.1989.

17. A.c. 1534092. СССР. Способ химико-термической обработки / Д.С.Герцрикен, В.М.Тышкевич, В.М.Фальченко, Т.В.Юрик БИ №1,0701.1990.

18. A.c. 651918. СССР. Способ сварки давлением / Л.Н.Лариков, М.Е.Гуревич, В.Ф.Мазанко, В.М.Фальченко БИ № 10; опубл. 15.03.1979.

19. Пастух, И.М. Модификация металлов с применением азотирования в тлеющем разряде: состояние и перспективы / И.М.Пастух // Проблемы трибологии. 2004. - № 3. - С. 42-55.

20. Патент № 10014. Укра'ша. Cnoci6 поверхневого змщнення сталевих деталей ioHHO-плазмовим азотуванням у пульсуючому тлшчому розрядь / Ляшенко Б.А., Рутковський A.B., М1рненко B.I, Радько О.В. МПК 7 С23С 8/06.: опубл. 15.12.06, Бюл. № 12.

21. Вол, А.Е. Строение и свойства двойных металлических систем / А.Е.Вол -М.: Физматгиз, 1958. Т. 1. - 556 е., - 1962. - Т. 2. - 983 с.

22. Мицкевич, А. Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов / А.Н.Мицкевич М.: Машиностроении, 1965. - 380 с.

23. Маккей, К. Водородные соединения металлов / К.Маккей М.: Мир, 1968. -244 с.

24. Морозов, А.Н. Углерод и азот в стали / А.Н.Морозов М.: Металлургия, 1968.-283 с.

25. Гидриды металлов / под ред. В. Мюллера, Д. Блэкледжа, Дж. Либовица. Перев. с англ. под ред. докт. техн. наук Р. А. Андриевского и канд. техн. наук К. Г. Ткача. М.: Атомиздат, 1973. - С. 432.

26. Шанк, Ф. Структуры двойных сплавов / Ф.Шанк М.: Металлургия, 1973. -760 с.

27. Металловедение и термическая обработка стали. Справочник. В 3 т. / под ред. М.Л.Бернштейн, А.Г.Рахштадт. М.: Металлургия, 1983. - 919 с.

28. Коваль, Ю.Н. Кристаллическая структура металлов и сплавов / Ю.Н.Коваль, О.М.Барабаш Киев: Наукова думка, 1986. - 599 с.

29. Гуляев, А.П. Металловедение / А.П.Гуляев М.: Металлургия, 1986. - 648 с.

30. Материаловедение и конструкционные материалы / Л.М.Пинчук и др. -Минск: Высшая школа, 1989. 461 с.

31. Геллер, Ю.А. Материаловедение / Ю.А.Геллер, А.Г.Рахштадт М.: Металлургия, 1989. - 384 с.

32. Лахтин, Ю.М. Материаловедение / Ю.М.Лахтин М.: Металлургия, 1990. -528 с.

33. Massalsky, Т.В. (Ed) Binary Alloy Phase Diagrams / T.B.Massalsky. 2nd Edition, ASM International Metal Park. - OH, 1990. - 313 p.

34. Мозберг, P.K. Материаловедение / Р.К.Мозберг M.: Высшая школа, 1991. -448 с.

35. Дриц, М.Е. Технология конструкционных материалов и материаловедение / М.Е.Дриц, М.А.Москалев М.: Высшая школа, 1990. - 447 с.

36. ASM Handbook Volume 3 Alloy phase diagrams ASM International 1992.-313p.

37. V. Raghavan. Carbon-Iron-Molybdenum. // Journal of Phase Equilibria. V. 15, N4.-1994.-P. 425-427

38. Материаловедение: учебник для вузов / Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин и др. 3-е изд. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 648 с.

39. Материаловедение и технология металлов / Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман, В.М. Матюнин и др. М.: Высшая школа, 2002. - 638 с.

40. Медовар, Б.И. О восходящей диффузии при пайке низколегированной кремнемарганцовистой стали чугунок / Б.И.Медовар, Л.Г.Пузрин, В.В.Ивон и др. // ДАН СССР. — 1977. — 235, № 2. — С.335 337.

41. Гостомельский, B.C. Дислокационный массоперенос вблизи границы раздела разнородных металлов при их пластической деформации / В.С.Гостомельский, А.Л.Ройтбурд // ДАН СССР. 1986. - 288, № 2. - С. 366 -369.

42. Долженков, А.Е. Влияние совместного воздействия пластической деформации и пластических температур на диффузионную подвижность атомов углерода / А.Е.Долженков, И.Х.Андрианова, И.М.Лоцманова // Изв. АН СССР. Металлы. — 1973. — № 1. — С. 227 233.

43. Арсенюк, В.В. Дослщження фазового складу мол1бденових покритпв на зал1з1 та стал1 при електроюкровш обробщ / В.В.Арсенюк, Д.С.Герцршен, П.В.Перетятку и др. // Доповцц НАНУ. 2000. - № 11. - С. 139 - 141.

44. Миронов, В.М. Применение импульсных методов воздействия для получения коррозионностойких покрытий на сталях / В.М.Миронов, Т.Ф.Миронова, Д.С.Герцрикен и др. // Температуро-устойчивые функциональные покрытия. Тула, ТПИ, 2001. - Ч. 2 - С. 16-19.

45. Герцрикен, Д.С. Особенности формирования многокомпонентных покрытий на титановом сплаве ВТ-20 при электроискровом легировании / Д.С.Герцрикен, В.М.Тышкевич, А.ИЛнович и др. // Вюник Черкаськ. ун-ту, Сер. Ф1з.-мат. 1999 - Вип. 9. - С 5 - 12.

46. Бабад-Захряпин, A.A. Высокотемпературные процессы в материалах, повреждаемых низкоэнергетическими ионами / А.А.Бабад-Захряпин М. : Энергоатомиздат, 1985. - 115 с.

47. Арзамасов, Б. Н. Ионная химико-термическая обработка сплавов / Б.Н.Арзамасов, А. Г.Братухин, Ю.С.Елисеев и др. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1999. - 398 с.

48. Мазанко, В.Ф. Диффузионные процессы в металлах под действием магнитных полей и импульсных деформаций: в 2 т. / В.Ф.Мазанко, А.В.Покоев, В.М.Миронов и др. Москва: Машиностроение, 2006. - Т.2. -320 с.

49. Герцрикен, Д.С. Тлеющий разряд и инертные газы в металлах / Д.С.Геоцрикен, В.М.Тышкевич Киев: Академпериодика, 2006. - 280 с.

50. Рябченко, Е.В. Ионная цементация / Е.В.Рябченко // Техника машиностроения. 2002. - N1.-C. 77-80.

51. Арзамасов, Б.Н. Роль удельной мощности разряда при ионной химико-термической обработке сплавов / Б.Н.Арзамасов, Т.А.Панайоти // Металловедение и термическая обработка металлов. 2000. - N6. - С.31-34.

52. Разработка и развитие процессов химико-термической обработки металлов в тлеющем разряде // Металловедение. Термическая и химико-термическая обработка сплавов: Сб. науч.тр. / Ред. Арзамасов Б.Н.- М., 2003.- С. 45-58.

53. Ляшенко, Б.А. Особенности азотирования стали 30ХГСА в пульсирующем тлеющем разряде / Б.А.Ляшенко, В.И.Мирненко, О.В.Радько и др. // BicHHK Черкаськ. нац. ун-ту. 2007. Випуск 117. Сер1я „Ф1зико-математичш науки", С. 107 - 112.

54. Плешивцев, Н.В. Катодное распыление / Н.В.Плешивцев — М: Атомиздат, 1968. —343 с.

55. Мельников, О.В. Ионно-плазменное азотирование деталей AT, изготовленных из сталей и сплавов, в полом катоде / О.В.Мельников, А.О.Гаврелюк, О.А.Галабурда // Соверш. технол. процессов ремонта авиац.

56. Абрамчук, А.П. Распределение элементов в поверхностных слоях алюминия при электроискровом легировании / А.П.Абрамчук, В.В.Михайлов, Д.Ф.Полшцук и др. // Электронная обработка материалов. — 1988. — № 6. — С. 12-13.

57. Захаров, С.М. Массоперенос в монокристаллах молибдена при воздействии электрического разряда / С.М.Захаров, В.Ф.Мазанко // Металлофизика. — 1993. —15,№8. -С. 56-60.

58. Мазанко, В.Ф. Рухливють атом1в замщення в металах шд д1ею пружних хвиль / В.Ф.Мазанко, С.ВЛващенко, В.М. Миронов и др. // Доп. НАНУ.-2000.-№8.-С. 77-78.

59. Савицкий, A.B. К вопросу влияния напряжения и деформации на самодиффузию / А.В.Савицкий // ФММ. 1960. -10, вып. 4. - С. 564 - 571.

60. Миронов, В.М. Массоперенос и фазообразование в металлах при импульсных воздействиях / В.М.Миронов, В.Ф.Мазанко, Д.С.Герцрикен и др. — Самара: Самарский университет, 2001. — 232 с.

61. Гуревич, М.Е. Влияние многократного лазерного воздействия на массоперенос в железе / М.Е.Гуревич, Л.Н.Лариков, В.Ф.Мазанко и др. // Металлофизика. 1978. - Вып.73. - С. 80 - 83.

62. Каракозов, Э.С. Сварка давлением: Диффузионная сварка / Э.С.Каракозов, А.П.Терновский М.: ВИНИТИ, 1984. - С. 47 - 146. -(Итоги науки и техники. Сер. Сварка, Т. 16).

63. Каракозов, Э.С. Соединение металлов в твердой фазе / Э.С.Каракозов -М.: Металлургия, 1976.-263 с.

64. Лившиц, Л.С. Металловедение сварки и термическая обработка сварных соединений / Л.С.Лившиц, А.Н.Хакимов М.: Машиностроение, 1989. - 334 с.

65. Мазанко, В.Ф. Диффузия в твердой фазе в условиях импульсного механического нагружения / В.Ф.Мазанко // Диффузионные процессы при сварке. Киев: Наукова думка, 1976. - С. 8 - 9.

66. Мазанко, В.Ф. Вплив параметр!в ÍMnyjibCHOi обробки на масоперенос у металлах / В.Ф.Мазанко, Д.С.Герцржен, А.В.Рясний та íh. // Bíchhk Технолог, ун-ту Подшля. 2003. - Т. 1,4.1. -№ 6. - С. 99 -108.

67. Погодина-Алексева, K.M. Влияние ультразвуковых колебаний на диффузионные процессы в металлах и сплавах / К.М.Погодина-Алексева М.: Машпром, 1962. - 36 с.

68. Пинес, Г.Я. Влияние ультразвуковых колебаний на кинетику гетеродиффузии в образцах Fe Al, Ni - Cu и Ni - Si / Г.Я.Пинес, И.Ф. Омельяненко, А.Ф.Сиренко // ФММ. - 1969. - 27, вып. 6. - С. 1110 -1122.

69. Герцрикен, Д.С. Импульсная обработка и массоперенос в металлах при низких температурах / Д.С.Герцрикен, В.Ф.Мазанко, В.М.Фальченко Киев: Наукова думка, 1991. — 208 с.

70. Герцрикен, Д.С. Массоперенос в металлах при низких температурах в условиях внешних воздействий / Д.С.Герцрикен, В.Ф.Мазанко, В.М.Тышкивич и др. Киев: РИО ИМФ НАНУ, 1999. — 438 с.

71. Немошкаленко, В.В. Особенности взаимодействия железа с углеродом в условиях ударного сжатия / В.В.Немошкаленко, В.Ф.Мазанко, В.В.Арсенюк и др. // Доповщ НАНУ. — 2001.— № 3. — С. 110 114.

72. Маркашова, Л.И. Структура ферритной полоски, формирующейся в зоне соединения ферритно-перлитных сталей при сварке давлением в вакууме / Л.И.Маркашова, Г.М.Григоренко, Г.К.Харченко и др. // Автоматическая сварка.—2000 —№5.-С. 15 -18.

73. Маркашова, Л.И. Особенности фазообразования при сварке давлением разнородных металлов в условиях высокоскоростного деформирования / Л.И.Маркашова, В.В.Арсенюк, Г.М.Григоренко и др. // Автоматическая сварка. 2002. - №9. - С.6 - 12.

74. Маркашова, Л.И. Особенности пластической деформации разнородных материалов в условиях сварки давлением / Л.И.Маркашова, В.В.Арсенюк, Г.М.Григоренко // Автоматическая сварка. 2002 - № 5. С.13-18.

75. Арсенюк, В.В. Взаимодействие меди с нерастворимыми примесями в условиях импульсной деформации при сварке давлением / В.В.Арсенюк // Автоматическая сварка. 2001. - № 9. - С. 51 -53.

76. Гегузин, Я.Е. Диффузионная зона / Я.Е.Гегузин М.: Наука, 1979. - 344 с.

77. Гусак, А.М. Особенности фазообразования при импульсном воздействии / А.М.Гусак, В.Ф.Мазанко, Н.А.Томашевский и др. // Металлофизика. 1992. -14, №3.- С. 33 -36.

78. Герцрикен, Д.С. Определение длительности массопереноса и температуры импульсно деформируемого металла / Д.С.Герцрикен,

79. А.И.Игнатенко, О.А.Миронова и др. // ФММ.- 2005. Т.99, вып. 2.- С. 187193.

80. Ворона, С.П. Установка для ударного деформирования металлов / С.П.Ворона, В.Ф.Мазанко, Д.Ф.Полищук и др. // Приборы и техника эксперимента. 1986. -№ 4. - С. 196 - 198.

81. Немошкаленко, В.В. Газоразрядный детектор электронов для мессбауэровской спектроскопии / В.В .Немошкаленко, Н.А.Томашевский, О.Н.Разумов // Заводская лаборатория. 1983.— 49, № 6.— С.68 - 69.

82. Хренов, К.К. Магнитноимпульсная сварка / К.К.Хренов, В.А.Чудаков // Автоматическая сварка. — 1972. — № 11.-С. 12-13.

83. Горбачев, Б.И. Деформирование алюминиевого сплава импульсным магнитным полем с предварительным подогревом / Б.И.Горбачев, Н.А.Сорокин // Импульсные методы обработки металлов. Минск: Наука и техника. - 1977. - С.36 - 40.

84. Физика взрыва / под ред. К.П.Станюкович. — М., 1975 — 704 с.

85. Грузин, П.Л. Применение искусственно радиоактивных индикаторов для изучения процессов диффузии и самодиффузии / П.Л.Грузин // ДАН СССР. -1952.-86, №2.- С. 289-292.

86. Бокштейн, С.З. Исследование строения металлов методом радиоактивных изотопов / С.З.Бокштейн, С.Т.Кишкин, Л.М.Мороз М.: Оборонгиз, 1959. -92 с.

87. Бокштейн, С.З. Диффузия и структура металлов / С.З.Бокштейн М.: Металлургия, 1973. - 205 с.

88. Бокштейн, С.З. Электронномикроскопическая авторадиография в металловедении / С.З.Бокштейн, С.С.Гинзбург, Л.М.Мороз и др. — М.: Металлургия, 1978. — 264 с.

89. Martin, G. Phase stability under irradiation: Ballistic effects / G.Martin // Phys. Rev. B. 1984. - Vol.30, № 3. - P. 1424-1436.

90. Martin, G. Atomic mobility in Cahn's diffusion model / G.Martin // Phys. Rev. B. 1990. - Vol.41, № 4. - P. 2279-2283.

91. Черепин, B.T. Вторичная ионно-ионная эмиссия металлов и сплавов /

92. B.Т.Черепин, М.А.Васильев Киев: Наук. Думка, 1975. - 239 с.

93. Грузин, П.Л. Применение изотопа углерода 14С для изучения диффузии в стали / П.Л.Грузин, В.Г.Костогонов, П.А.Платонов // ДАН СССР. 1955. -100,№6.-С. 1069- 1072.

94. Герцрикен, С.Д. Диффузия в металлах и сплавах в твердой фазе /

95. C.Д.Герцрикен, И.Я.Дехтяр М.: Физматгиз, 1960. - 564 с.

96. Акимова, И.А. Рентгенографическое исследование объемной диффузии в поликристаллических веществах / И.А.Акимова, А.В.Покоев, Я.А.Угай и др. // ФТТ. 1971. - Т.13. - Вып. 4. - С. 1028-1031.

97. Качанов, H.H. Рентгеноструктурный анализ / Н.Н.Качанов, Л.И.Миркин — М.: Машиностроение, 1960. — 216 с.

98. Клявин, О.В. Проникновение гелия в кристаллы LiF при их деформировании в среде жидкого гелия Не и Не4 / О.В.Клявин, Ю.М.Чернов, Б.А.Мамырин и др. // ФТТ. 1976. - 18, № 5. - С. 1281 - 1285.

99. Клявин, О.В. Пластичность и прочность твердых тел в среде жидкого гелия / О.В.Клявин // Проблемы прочности и пластичности твердых тел. -Ленинград: Наука, 1979. - С.189 - 200.

100. Клявин, О.В. Механодинамическая диффузия атомов гелия в пористую медь / О.В.Клявин, В.И.Николаев, Б.И.Смирнов и др. // ФТТ. 2008. - 50, вып.5.-С. 794-797.

101. Матосян, М.А. Влияние предварительной холодной пластической деформации на диффузию углерода / М.А.Матосян, В.М.Голиков // Диффузия в металлах и сплавах. Тула: ТПИ, 1968. - С.217 - 222.

102. Лариков, Л.Н. Аномальное ускорение диффузии при импульсном нагружении металлов / Л.Н.Лариков, В.М.Фальченко, В.Ф.Мазанко и др. // ДАН СССР. 1975. - 221, - № 5, - С. 1073 - 1075.

103. Герцрикен, Д.С. Массоперенос в металлах в условиях многократно повторяющихся импульсных воздействий / Д.С.Герцрикен, В.Ф.Мазанко, В.М.Фальченко // Металлофизика и новейшие технологии. 2000. - 22, № 8. -С. 40-48.

104. Жигунов, В.В. Диффузионное взаимодействие ß- и у'- фаз системы Ni -Al / B.B .Жиганов, А.П.Мокров, А.Ю.Безуглов и др. // ДАН СССР. 1985. -285,№1.-С. 113-115.

105. Koval'chuk, А.О. Models of mutual solubility increasing under the pulse loading / A.O.Koval'chuk, D.S.Gertsriken, A.M.Gusak, V.F.Mazanko // Defect and Diffusion Forum Vol. 277 - 2008. - P 76-83.

106. Герцрикен, Д.С. Определение величины теплового эффекта при различных способах импульсной пластической деформации металлов / Д.С.Герцрикен, В.Ф.Мазанко, О.А.Миронова и др. // Доповцц НАНУ. 2006.- № 8. С. 119-126.

107. Любов, Б.Я. Диффузионные процессы в неоднородных твердых средах / Б.Я.Любов. -М.: Физматгиз, 1981.-296 с.

108. Любов, Б.Я. Диффузионное изменение дефектной структуры твердых тел / Б.ЯЛюбов. М.: Металлургия, 1985. - 208 с.

109. Гусак, A.M. Простая модель массопереноса при импульсном нагружении / А.М.Гусак, И.Н. Бушин // Металлофизика. -1991.- Т.13, № 4. С. 204-209.

110. Гусак, A.M. Моделирование движения точечных дефектов во фронте ударной волны / А.М.Гусак, И.Н. Бушин // Металлофизика и новейшие технологии. 1996.- Т. 18, № 9. - С. 68-72.

111. Gertzricken, D.S. Possible mechanism of anomalous mass-transfer under pulse loading / D.S. Gertzricken, T.V.Kolenova, A.M.Gusak. // Defect and Diffusion Forum Vols. 194-199 - DIMAT-2000. - Paris. - P. 1469 - 1476.

112. Запорожец, T.B. Образование наноструктур ударной волной и проблема аномального массопереноса / Т.В.Запорожец, A.M. Гусак // Модели твердофазных реакций: сб. посвящ. памяти К.П. Гурова, Черк. национ. Универ. Черкассы, 2004. - С. 287 - 299.

113. Gertzricken, D.S. Phase Formation under Pulse Loading / D.S. Gertzricken, V.F. Mazanko., A.M. Gusak // Defect and Diffusion Forum Vols. 237-240. -2005.-P. 715-720.

114. Ковальчук, A.O. Moдeлi отримання сплав1в нер1вноважного складу в обласй дифузшного контакту двох компонента пщ дгею 1мпульсних навантажень / А.О.Ковальчук, Д.С. Герцржен, A.M. Гусак и др.// УФЖ. -2009. Т.54, № 3. - С. 280 - 287.

115. Martin, G. Phase stability under irradiation: Ballistic effect / G.Martin // Physiks Rev. B. 1984. - Vol. 30. - P. 1424 - 1436.

116. Martin, G. Atomic mobility in Chan's diffusion model / G.Martin // Physiks Rev. B. 1990. - Vol. 41, №4. - P. 2279 - 2283.

117. Мазанко, В.Ф. Диффузионные процессы в металлах под действием магнитных полей и импульсных деформаций / В.Ф.Мазанко, А.В.Покоев, В.М.Миронов и др. М.: Машиностроение, 2006. - Т. 1. - 336 с.