Текстурообразование и магнитные свойства РЗМ тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Государственный комитет Российской федерации по высшему образованию Уральский государственный технический университет - УПИ

ТЕКСТУРООБРАЗОВАНИЕ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА РЗМ

Специальность 01.04.07 - Физика твердого тела

Автореферат

диссертации: на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Р Г Б ОД

На правах рукописи

СТЕПАНЕНКО Андрей Викторович

Екатеринбург 1994

Работа Еыполнепа ка кафедре Уральского государственного

технического университета-УШ.

Научные руководители: доктор технических наук, профессор АДАМЕСКУ P.A. .

кандидат физико-математических наук, доцент ГРЕБЕНКИН C.B.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор СОКОЛОВ Б.К.,

кандидат физико-математических наук, доцент tТКСЕЕНКО H.H.

Ведущая организация - Уральски^ государственный университет ■ им. А.М.Горького.

Защита состоится " '2i " ноября 1994 года в 15 ч 00 мин на заседании специализированного совета К 063.14.11 Уральского государственного технического университета.

Адрес: 620002, г.Екатеринбург, К-2, УГТУ-УШ, ауд. Ф - 419. 5-й учебный корпус.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского государственного технического университета.

Ваш отзыв, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу: 620002, г.Екатеринбург, К-2,' УГТУ-УПИ, ученому секретаре совета университета, тел.44-85-74,

Автореферат резослан "_1994г .

Ученый секретарь специализированного совета к.ф.-м.н., доцент

Е.В.КОНОНЕНКО

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одним из перспективных путей управления физическими свойствами металлов и сплавов является использование их естественной анизотропии; При всех видах анизотропных процессов в твердом состоянии образуются преимущественные ориентировки кристаллитов (текстуры), которые оказывают влияние на структурно-зависимые свойства поликристаллических материалов. Изучение закономерностей формирования различных типов кристаллографических текстур открывает возможности улучшения служебных свойств полуфабрикатов и изделий из металлов и сплавов, позволяет оптимизировать технологические схемы обработки материалов. Так, благодаря кристаллографической текстуре магнитотвердые сплавы достигают экстремально высоких значений остаточной индукции и коэрцитивной силы. В ряде случаев, напротив, необходимо "бороться" с нежелательной текстурой, так как ее возникновение может привести к разрушению материала, например, при глубокой вытяжке, или затруднить использование, например, при переменном температурном режиме. С другой стороны,исследование эволюции преимущественных ориентаций кристаллитов при различных способах пластического деформирования и отжигах позволяет'углубить представления о механизмах,происходящих при эти* процессах.в металлах и сплавах. . •

Редкоземельные металлы и примыкающий к ним-по свойствам ит -трий составляют около четверти всех известных металлов, благодаря своим уникальным свойствам (ядерным, магнитным, тепловым и др.) они находят широкое применение в различных отраслях промышленности. Однако сведения о текстурах ЯЗМ в литературе весьма ограничены, а о бинарных сплавах РЗМ отсутствуют полностью, что затруд-

няет их использование. Кроме того, подобные исследования расширили бы наши представления о процессах пластической деформации. Все это делает актуальным как с научной, так и с практической точки зрения проведение систематических исследований закономерностей формирования текстур в РЭМ и их сплавах.

Делыо данной работы являлось исследование процессов текстуро-образования при различных видах пластической деформации высокочистых РЗМ и их сплавов; установление концентрационных зависимостей текстурных преобразований и механизма деформации при пластической деформации бинарных сплавов РЗМ; исследование текстур . деформации РЭМ различной степени чистоты; исследование магнитных свойств монокристаллов и текстурованных поликристаллов РЗМ.

Научная новизна. Впервые проведены систематические исследования процессов текстурообразования при пластической деформации и механизма деформации высокочистых РЗМ (тербий, диспрозий, гадолиний) и их сплавов. .

Исследовано влияние степени чистоты материала на механизм деформации и текстурообразование при холодной прокатке РЗМ.

Определены вероятности образования дефекта упаковки в чистых РЗМ (тербий, гадолиний, диспрозий). Установлена коррелятивная связь величину вероятности дефекта упаковки с механизмом деформации и текстурными преобразованиями в РЗМ.

Исследована анизотропия магнитной восприимчивости текстурованных поликристаллов тербия, гадолиния и диспрозия в температурной области 293-700К. Установлена наличие аномальных участков на политермах х-1 (Т) тербия и диспрозия, отклоняющихся от кю-ри-вейссовской зависимости.

Произведен расчет магнитных характеристик монокристаллов РЗМ

по данным исследования поликристаллов. Предложен способ оценки изменения физических свойств поликристаллов с ГПУ структурой при изменении степени рассеяния текстуры. .

Практическая ценность. Результаты исследования текстурообра-зования при кристаллизации и различных видах пластической деформации, а также при термической обработке могут служить основой для разработки оптимальных технологических схем получения материалов с заданным уровнем анизотропии физико-механических свойств.

Автор защищает:

1. Результаты экспериментального исследования текстурообразо-вачия п; и кристаллизации, осадке, прокатке и отжиге высокочистых металлов и сплавов систем тербий-гадолиний, гадолиний-диспрозий, диспрозий-тербий.

2. Данные о влиянии степени чистоты РЗМ (иттрий, тербий) на механизм деформации и текстурообразование при холодной прокатке.

3. Значения вероятности дефекта упаковки и их корреляцию с механизмом деформации для РЗМ.

4. Экспериментальные политермы ' магнитной восприимчивости текстуровашшх поликристаллов КЗМ (тербий, гадолиний, диспрозий): Расчет магнитных характеристик монокристаллов РЗМ по данным измерений поликристаллов. _

Апробация работы. Результаты работы доложены и обсуждены на: Всесоюзной конференции "Текстуры и рекристаллизация в металлах и сплавах" /Свердловск, 1991/; семинаре "Рентгеновские методы исследования твердого тела" /Екатеринбург, 1991/; X Международной конференции 1С0Т0М/С1аиз1Ьа1, 1993/; юбилейной конференции, посвященной 45-летию ФТФ УГТУ/Екатеринбург, 1994/.

Объем работы. Диссертационное исследование состоит из введе-

ния, пяти глав, заключения и перечня используемой литературы.Оно изложено на 178 страницах, включает 4 таблицы, 31 рисунок, библиографический список содержит 183 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Первая глава содержит литературный обвор работ, посвященных исследованию механизмов пластической деформации, процессов тексту-рообразованид, а' также изучению влияния кристаллографической текстуры на анизотропию физико-механическкк свойств материалов с ГПУ структурой. Отмечается, что для рада монокристаллов информация о действующих механизмах деформации отсутствует или весьма ограничена. Кроме того, результата различных авторов противоречивы. Отсутствуют систематические исследования формирования преимущественных ориентировок кристаллитов в РЗМ и их сплавах, связи текстуры и анизотропии свойств этих материалов.-

В заключение глазы на основе проведенного анализа литературных данных сформулированы осювные задачи диссертационного исследования.

Во второй главе приводятся характеристики использованных в работе материалов и методов их исследования. В качестве объектов ис -следования были выбраны образцы. модельных редкоземельных сплавов систем ТЬх&11_х, - &1х0у1-х, 0ух ТЬа-х (где X - 0; 0.2; 0.4; 0.6; 0.8; 1.0), изготовленные методом электровакуумной-плавки из высокочистых компонент ТЬ, (Зс! и Юу (ртепень чистоты 99.99 мае.2), прошедших дистилляционную и кристаллизационную очистку. Кроме этих образцов, в работе использовались дистиллированный иттрий (степень чистоты 99.93 мас.'Х), а также иттрий (марка ИтМ-1) и тербий технической чистоты.

Процессы текстурообразования изучались при кристаллизации, а также при таких распространенных на практике видах пластической деформации, как осадка и прокатка.

Образцы модельных сплавов осаживались на промышленном пневматическом молоте с массой падающей части 100 кг. Степень деформации при осадке составляла е - 502.

I

Деформация холодной прокаткой указанных материалов производилась с различными степенями деформации как на лабораторном стане с дчаметром валков 200 мм, так и на промышленном стане с диаметром валков 500 мм. Отжиг образцов осуществлялся в вакууме (Ю-4 ш.рт^ст.), охлажяахл с печьп.

Исследование кристаллографической текстуры осуществлялось на ентгеновсксм дифрактометре ДР0Н-0.5 в отфильтрованном Си-К^излуче-ш с помощью обратных (ОШ) и прямых (ППФ) полюсных фигур.

Для выделения физического упшрения из интегральной ширины дифракционных линий использовался метод аппроксимации функцией Фойгта. Использование функции Оойгта имеет то преимущество по сравнению с аппроксимацией функциями Коли. Лауэ или Гаусса, что в зависимости от вкладов Кош- • и Гаусса компонент отношение полуширины профиля В1/2 к ширине В лежит в диапазоне 0.6364 - 0.9394, таким образом, охватывает диапазон профилей экспериментально наблюдаемых линий. При изучении физического уширения дифракционные измерения проводились на эталонных, образцах до и после' отжига. Запись интенсивностей рентгеновских отражений проводилась точечным способом с угловым интервалом 2 мин и временем набора тшу5ь£0в"1СО"сТ

Исследования анизотропии магнитной восприимчивости текстуро-ванных поликристаллов РЗМ проводились в температурном диапазоне 293-700К. Для регистрации смещения образцов в неоднородном магнит-

а

ном поле в экспериментальной установке использовались маятниковые весы с электронной компенсацией и фотоэлектрической регистрацией. Для измерения температурной зависимости х(Т) использовалась вакуумная печь, состояния из кварцевой трубки диаметром (1-20 хм, на которую бифилярно намотана нихромовая проволока, снаружи изолированная асбестом. Температура регистрировалась с помощью термопары хромель- алюмель. Измерения х производились в магнитном поле напряженностью 191 кА/м, относительная погрешность составляла менее 27.. Образцы ориентировались таким образом, чтобы одна из выделенных осей (НН, НП или ПН) совпадала с напряженностью магнитного поля Й". Точность ориентировки составляла ± 5°.

В третьей главе рассмотрены результаты экспериментального исследования закономерностей формирования кристаллографической текстуры при кристаллизации и осадке, а также механизмы деформации высокочистых редкоземельных металлов' и бинарных сплавов систем ТЬ-М, Ш-Цу, Оу-ТЬ. - •

Было обнаружено," что при кристаллизации чистых ТЬ, 6й и Бу и их двойных сплавов формируется многокомпонентная текстура, которая, как правило, слабо выражена. Это позволяет описывать состояние слитков указанных, материалов как близкое к бестекстурному, что является благоприятным с точки зрения изучения механизма деформации и. формирования преимущественных ориентировок кристаллитов при последующей пластической деформации, так как при этом исключается влияние исходной текстуры.

Креме того, показано, что интенсивность текстуры слитков определяется коэффициентом теплопроводности материала: чем выше его значение, тем текстура сильнее. Действительно, в слитках чистого &1 формируется текстура,, интенсивность которой выше, чем у Оу и ТЬ.

При этом в сплавах, содержащих компоненты с заметно различающимися коэффициентами теплопроводности, формируется еще более интенсивная текстура.

При исследовании текстуры деформации было отмечено, что при осадке чистого тербия значительно усиливается базисная ориентировка (0001), интенсивность которой достигает восьми единиц бестекстурно-' го эталона. Остальные ориентировки слабо выражены, а повышение интенсивности, близкой к базисной,наклонных ориентировок объясняется рассеиванием основной ориентировки (0001). При переходе по концентрационной шкале от чистого тербия к гадолинию наблюдается текстурный переход от текстуры базисного типа к двухкомпонентной текстуре. При пластической деформации осадкой в чистом гадолинии формируется двухкомпонентная текстура, описываемая преимущественной наклонной {1013) и "идеальной" базисной (0001) ориентировками, интенсивности которых не превышают трех единиц'бестекстурного эталона.

Полученные данные свидетельствуют о том, что в чистом тербии преобладающим механизмом деформации является базисная система скольжения (0001) <1120>. При легировании тербия гадолинием происходит уменьшение вклада базисного скольжения, приводящее к ослаблению интенсивности .ориентировки (0001): и формированию "наклонных" компонент текстуры,' при этом, по-видимому, возрастает роль двойни-кования и призматического скольжения по системе П0Т0}<1120>.

При исследовании текстуры осадки сплавов системы М-Оу отмечено, что при переходе по концентрационной шкале от чистого гадолиния к чистому диспрозию происходит усиление базисной ориентировки (0001) и близкой к ней наклслной ориентировки <10Т5>, кроме того, зафиксировано уменьшение доли кристаллитов, имеющих пирамидальную ориентировку {1013>. Полученные данные позволяют утверждать, что с

увеличением концентрации диспрозия в бинарном сплаве (МхОУг-х возрастает активность базисной системы скольжения (0001)<1120>.

Исследование текстуры деформации сплавов системы Оу-.ТЬ показало, что осадка приводит к формированию интенсивной базисной ориентировки (0001) во всех образцах сплавов, при этом увеличение концентрации тербия в бинарном сплаве приводит к большей степени развития базисной компоненты текстуры.

Отмеченное в эксперименте подобие текстурообразования при осадке сплавов системы ЭухТЬа-х свидетельствует о подобии механизма деформации, который определяется в данном ряду материалов преимущественной базисной системой скольжения (0001) <11Й)>.

Полученные данные о формировании преимущественных ориентировок кристаллитов при осадке КЗМ и теоретические значения энергии дефекта упаковки (ЗДУ) позволяют сделать вывод о наличии корреляции текстуры и величины ЭДУ.

Для снятия внутренних напряжений и наклепа исследуемые материалы после осадки подвергались термической обработке. Показано, что отжиг чистых ТЬ, ОА и 13у и их двойных сплаьов не меняет типа текстуры, а влияет лишь на интенсивность некоторых компонент и их рас-, сеяние.

В четвертой главе рассмотрены результаты исследования процессов текстурообразования и механизмов деформации поликристаллов высокочистых РЗМ и их двойных сплавов при холодной прокатке,влияния степени чистоты на механизм деформации и эволюцию текстуры РЗМ, экспериментально определены значения вероятности образования дефекта упаковки в чистых РЭМ.

Текстура деформации поликристаллов тербия характеризуется интенсивной базисной ориентировкой (0001). При легировании тербия га-

долинием происходит ослабление интенсивности базисной ориентировки (0001) и увеличение ее рассеяния. Текстура прокатки поликристаллов галолиния качественно отличается от текстуры,характерной для образцов сплавов системы ТЬ-&1 тем, что наряду с базисной (0001) и на -клонной <1013> ориентировками присутствует также призматическая компонента <1010).

При анализе полученных рентгенографических данных в качестве одного из критериев оценки степени рассеяния основной базисной компоненты текстуры было выбрано отношение интенсивностей близких ориентировок К » 1<юТ5>/1(0001> • Построенные на основе данных ОПФ концентрационные зависимости показывают, что увеличение степени обжатия при холодной прокатке приводит к закономерному уменьшению величины параметра К (а значит,« уменьшению рассеяния базисной компоненты текстуры) для всего концентрационного ряда сплавов.

Полученные данные о развитии текстуры холодной прокатки свидетельствуют о том, что основным механизмом деформации тербия является скольжение по системе (0001)<1120>. При легировании тербия гадолинием и увеличении в бинарном сплаве доли гадолиния при холодной прокатке вклад базисного скольжения (0001) <п2о> уменьшается, а пластическая деформация в значительной степени осуществляется также и призматическим скольжением по системе {10Т0><1120>, что наиболее четко проявляется у поликристаллов гадолиния, где о ростом степени обжатия развивается призматическая компонента текстуры.

При исследовании текстурообразования в образцах сплавов системы М-Оу отмечено, что легирование гадолиния диспрозием приводит к уменьшению степени развития при пластической деформации призматической компоненты текстуры (1010>. при этом во всем концентрационном ряду сплавов отмечается формирование интенсивной базисной кем-

поненты текстуры (0001). В поликристаллах диспрозия в результате активного роста числа кристаллитов с базисной ориентировкой при увеличении степени обжатия до 502 интенсивность ориентировки (0001) приближается к уровню 7 единиц бестекстурного эталона и становится практически единственной компонентой текстуры деформации, значи тельно превышая интенсивность остальных ориентировок.

Происходящие текстурные изменения при переходе по концентраи-онной шкале от гадолиния к диспрозию указывают на уменьшение в ме ханивме текстурообразсвания конкурентного вклада, вносимого со сто роны дислокаций, движущихся по призматической плоскости 11010> в направлении плотнейшей упаковки <1120>, и возрастание при этом вклада скольжения по системе (0001)<1120>.

Исследование текстурообразования при холодной прокатке сплавав системы [)у-ТЬ показало, что при увеличении степени обжатия формируется острая базисная ориентировка во всех образцах этой системы, причем при переходе по концентрационной шкале от диспрозия к тербию наблюдается рост совершенства обнаруженной текстуры. Происходя-' щио текстурные преобразования при холодной прокатке указывают на первичность базисного.скольжения (0001)<1120> в исследованных поликристаллах, при этом увеличение концентрации тербия приводит к повышению активности этой системы деформации.

Было показано, что,как и в большинстве ГПУ-материалов, в изученных металлах и- сплавах в . направлении прокатки выстраиваются кристаллографические направления /1010) - И120). Отжиг деформированных образцов приводит к некоторому смещению максимума полюсной плотности от направления 110103 к [11201.

По данным проведенного анализа профилей рентгеновских линий в работе были определены значения вероятностей образования дефекта

аковки на плоскостях (0001), которые составили: для тербия 0001) • 25-10"3, для гадолиния «гоооп - 16 'Ю-3, для диспрозия 0001) - 21 -10"3. Наименьшая величина вероятности образования де-кта упаковки в гадолинии, а значит, наибольшая энергия дефекта зкоеки, по сравнен» с терб;;е?< и диспрозием-, приводит к йенее .з витому в данном металле процессу расщепления дислокаций с векто-м Еюргерса 3" и скольжения частичных дислокации по плоскости бази-.. что находится в соответствии с результатами исследования текс-рн.

Таким образом, показано, что,как и для ряда других ГПУ-матери-ов, для РИМ наблюдается.корреляция между ЭДУ и механизмом дефор-ции.

Е работе на примере тербия и иттрия было проведено исследова-е влияния примесей на текстуру. Обнаружено, что степень чистоты дкоземельных металлов оказывает влияние на процессы текстурообра-вакия при кристаллизации, механизм пластической деформации и раз-тке текстуры при холодной прокатке. Так, исследование текстуры тркя различной степени чистоты показало, что для слитков дистил-рованного иттрия характерным является концентрация основной доли люсной плотности на 01И> в области призматических ориентировок 230) и -(1120}, а текстура слитков технического иттрия отличается *, что значительная деля полисной плотности на Ш1> располагается эбластч средних углов стереографического треугольника, где отме-•гы повышенные интенсивности наклонных ориентировок <1232}, -(2021) 13032}. Уже при небольших степенях обжатий при холодной прокатке < 211) дистиллированного иттрия зарегистрирован существенный пе-!ос полюсной плотности из области больших углов стереографическо-треугольника (область призматических ориентировок 01Ю) в область

малых углов (область базисной ориентировки (0001) и близких к н< наклонных ориентировок «0Т5Ы1014>, <1013>). Повышение степе деформации приводит к усилению обнаруженых тенденций текстурообр. зования. Увеличение степени обжатий до с - 901 приводит к знач тельному росту доли кристаллитов,имеющих базисную ориентировку, п этом интенсивность преимущественной ориентировки (1014) испытыва лишь незначительные изменения. Уточнение типа сформированной тек туры по данным'ППФ показывает, что она в холоднокатанчх образц дистиллированного иттрия при е • 90Х представлена двумя ориектиро ками (0001)[1010] и (0001) ± 10° НН-ПН 11010), интенсивности кот рых близки (7.5 и 6.3 единиц бестекстурного эталона соответетве

Перекос основной доли полюсной плотности из области призмат ческих ориентировок в область базисной и близких к ней наклони ориентировок при малых степенях деформации, по-видимому, можно св зать с действием двойникования по системе Ч1012><1011>, что согл • суется с имеющимися в* литературе данными по металлографичеекс исследованию монокристаллов высокочистого иттрия. Кроме того, х рактер распределения преимущественных ориентировок кристаллит указывает на активность призматического скольжения по систе <1010Х1120>.

Исследование развития текстуры при холодной прокатке техниче ского иттрия показало, что при малых степенях обжатий (с < 151) с разуется слабо выраженная многокомпонентная текстура, при этом п[ исходит "размытие" полюсной плотности, которая в исходной тексту слитка была сконцентрирована в ограниченной области ОПФ. При ср* них степенях обжатий ( е ~ 307.) зарегистрировано постепенное пер мещение полюсной плотности из области больших и средних углов ст

графического треугольника в область с меньшими углами, при этом чительно усиливается интенсивность пирамидальной ориентировки 14}, которая становится доминирующей по величине в текстуре по-ристалла, определяя основную компоненту текстуры. При высоких пенях обжатий (с > 501) происходит значительное развитие базисной ентировки (0001), которая по величине интенсивности становится оставима с преимущественной пирамидальной ориентировкой {1014У. ные прямой полюсной фигуры свидетельствуют о том, что текстура «кристаллов технического иттрия после больших деформаций(е - 70%) • ет быть описана аксиальной ориентировкой <0001> с углом наклона 20°.

Зарегистрированное постепенное перераспределение полюсной гности в техническом кттрии при машх степенях обжатий свиде-ьствует об отсутствии в механизме деформации ярко выраженного йникования. По-видимому, наличие примесей оказывает блокирующее зтзие на раззитие двойников уже на. начатьных этапах деформации, центрация примесей по границам зерен и двойников оказывает влия-на механизм деформации и существенно ухудшает, пластичность тех-гсгаго иттрия по сразкенкю с дистиллирозаннкм, приводит к болёе знсивному развитию трещин. Наблюдаемые текстурные преобразования прокатке технического иттрия указывают на то, что при средних и эких . степенях деформации (е > 30%-) вклады призматического [0Х1120> и базисного скольжения (0001)<1120> конкурируют, между эй. При максимальной степени деформации с » 70% в техническом зии формируется менее острая текстура, чем в дистиллированном эии при той же степени деформации, что, по-видимому, обусловлено ;ктом "примесной блокады". Подобные данные о влияний примесей г получены и для ТЬ.

в пятой главе рассмотрены результаты исследования анизотроп магнитных свойств текстурованных редкоземельных поликристаллов.

Получены экспериментальные зависимости парамагнитной восприи чивости тербия, диспрозия и гадолиния в температурной облас 293-700К для трех направлений ориентации магнитного поля Н относ тельно деформированного образца (при направлении поля Н вдоль на правления прокатки - НП, поперечного направления - ПН и вдоль нг правления нормали к плоскости прокатки - НН). Отмечено, что полите мы ХнП_1(Т) и Хпн_1(Т) для тербия совпадают с точностью эксперим« та во всем диапазоне исследованных температур и расположены ш политермы Хнн-1(Т). При температурах,близких к 440К , зафиксировг отклонение политермы Хнн_1(Т) от закона Кюри-Вейсса. Наблюдав' уменьшение тангенса угла наклона, причем изменения не носят с к. кообразного характера, а протекают в интервале температур 410-43 На политермах хнп-1(Т) и хПн-1(Т) также обнаружены отклонения кюри-вейссовской зависимости при температурах.близких к 440К, од ко, зарегистрированные аномалии выражены е меньшей степени, чем вестные из литературных данных для монокристаллов. Определенные результатам эксперимента величины парамагнитных точек. Кюри текстурованных поликристаллов 8ркн, 8РКП, 6рпн, а также эксперта тальные и теоретически вычисленные ц®ф эффективные магнитные мои ты тербия приведены в таблице.

При исследовании анизотропии магнитной восприимчивости дисг зия отмечено, что политермы Хнр"1(Т) и хпн~1(Т) также совпадаю! всех исследованном интервале температур и расположены ниже полич мы хнн_1(т). Вблизи температуры 410К на политермах отмечается нг чие излома. В интервале температур 475-520К отмечена размытая I малия'. Результаты определения величин 8рнн, вркп, врпн. Дэаэк<

э^теор.ддд диспрозия приведены в таблица.

• Результаты исследования магнитных' свойств текстурованяых редкоземельных поликристаллов

ОЛЖри- |0^ш.1к1е^нп>к!0 пн>к)11эвэксп. ,№и1эфтеор. в",К

тя тттти

ербий | 206 | 234 | 234 | 9.71 | 9.77 |237 | 194 лспросий | 137 | 165 | 165 | 10.62 | 10.64 1168 | 124 адолиний | 312 | 312 | 312 | 7.87 | 7.94 | - | -

Для текстурованного поликристалла гадолиния полученные поли-эрмы магнитной восприимчивости совпадают для трех исследованных яучаев ориентации магнитного поля Н: хНи"1(Т)-Хнп"1(Т)»Хпн~1(Т). ри этом не зарегистрировано аномальных отклонений от иори-вейс-звской зависимости. Полученные экспериментальные и теоретические знные по магнитным характеристикам гадолиния приведены в таблице.

Проведенный анализ вкладов в магнитную восприимчивость показы-1ет. что для исследованных РЗМ экспериментальные результаты х(Г) тределяются величиной вклада от ориентационного парамагнетизма ,г. а значит, система локализованных электронов внешней f-оболочки >нов является основным носителем магнитного момента. ' В отличие от грбия и диспрозия у гадолиния отсутствует орбитальный магнитный эмент. С этим связано отсутствие анизотропии магнитной восприимчи-юти в эксперименте, так как магнитная анизотропия гадолиния, ¡условленная наличием спинового магнитного момента,на два порядка •ньие величины магнитной анизотропии в РЗМ с отличным от нуля ор-[тальным магнитным моментом. В исследованных поликристаллах тербия

и диспрозия формируется острая однокомпонентная базисная тексту! что приводит к изотропии физических свойств в плоскости прокатки значит, и совпадению политерм хнп-1(Т) и Хпн_1(Т).

На основе результатов измерений Магниткой восприимчивости кристаллографической текстуры поликристаллов были рассчитаны м ниткыс характеристики монокристаллов. Использованные формулы парамагнитных точек Кори имеэт вид:

1нн9нп - 1нпФнн

в1-------------------- ,

1нн - 1нп

внн(1 - 1нл) - в!ш(1 - 1нн)

1нн - 1нд

Результаты вычислений 8* и 8*для тербия и диспрозия предста ны в таблице.По экспериментальным значениям х при 300К были рас таны монокристаллические 1»нстанты магнитной восприимчивости, к рые составили для тербия Х1»1.14-10~3 см3/г, хз = 0.67-10~3 а» для диспрозия XI - 0.62-Ю"3 см3/г, хз - 0.46-10"3 см3/г.

' В работе также рассмотрено влияние изменения рассеяния тер ры на физические свойства поликристаллов с ГПУ структурой. Пр< жен метод оценки изменения физических свойств, основанный на проксимации текстурных максимумов гауссовскими распределениями, изведен расчет Дх при изменении рассеяния базисной текстуры. 1 ченные результаты хорошо согласуются с данными,полученными при

re по известному методу ориентационных факторов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Как видно из предыдущего изложения, в работе впервые проведе-систематическое исследование процессов формирования преимущест-1ных ориентировок кристаллитов при различных видах пластической формации и отжиге, механизма деформации, влияния степени чисто, а также анизотропии магнитных свойств ряда РЗМ и их бинарных яавов. Из основных результатов диссертационной работы можно вы-аить следующие: .

1. Впервые проведено систематическое исследование процессов '.стурообразовакия при кристаллизации, ' осадке, прокатке и отжиге ;окочистых редкоземельных металлов л бинарных сплавов систем -Gd, Gd-Dy, Dy-Tb. Установлены основные закономерности формиро-з*я преимуцестзеннкх ориентировок кристаллитов при этих процес-<.

Текстура слитков исследавзнншг материалов^ мвогокомпонентнг; бо выражена и зависит от химического состава слитков, а интен-1 ность текстуры существенным образом зависит от теплопроводности ¿риала. • /'■■--

Показано, что при пластической деформации высокочистых тербия испрозия формируется базисная текстура, интенсивность которой в бии выше, . а в гадолинии -двухкомпонентная текстура (0001)" + 13Í.

2. Установлены основные системы деформация ирг реддкг и хо-ной прокатке высокочистых РЗМ и их сплавов систем Tb-Gd, Gd-Dy у-Tb. Показано, что механизм деформации высокочистшГ ТЬ и Dy

подобен и отличается от механизма деформации Gd. Действительно, пластическая деформация ТЬ и Dy осуществляется в основном скольжением по базисной системе (0001)<1120>, а в Gd- скольжением по системам (0001)<1120> и {1010}<1120>. Обнаружено, что, варьируя химический состав исследованных сплавов, можао изменять механизм пластической деформации и тип формирующейся текстуры в них.

3. Определены величины вероятности образования дефектов упа ковки в чистых тербии, диспрозии и гадолинии. Установлено, что га долиний имеет наименьшую величину вероятности образования ДУ н базисной плоскости по сравнению с тербием к диспрозием, у которы эти значения близки. Показано, что существует корреляция межд

. значениями вероятности образования ДУ, с одной стороны, и механиз мом деформации и характером формирующейся текстуры PGM и их сана вов, с другой стороны.

4. Показано, что степень чистоты материала оказывает опреде ленное влияние на тексгурообразование при кристаллизации, механкэ пластической деформации и формирование текстуры при холодной прс катке РЗМ. Наличие примесей в РЗМ приводит к формированию тексту ры, совершенство которой меньше, чем в высокочистых материалах.

5. Впервые исследована анизотропия магнитной восприимчивое! текстурованных РЗМ (тербий, .гадолиний, диспрозий) в температурнс области 293-700К. Установлено наличие аномальных участков, отклс няющихся от гаори-вейссовской зависимости, на политермах х-1О тербия и диспрозия. На основе результатов исследования кристалло

графической текстуры и полученных данных по магнитным свойствам пс ликристаллов произведен расчет магнитных характеристик монокрис таллов РЗМ.

Основные результаты диссертационного исследования опубликованы в следующих работах:

1. Гребенкин С.В., Степаненко A.B. Текстура и механизм дефор-1зции иттрия // Текстуры и рекристаллизация в металлах и сплавах: ез.докл.YI Всесоюзной конференции, Свердловск, 11-15 марта 1991г. Ьсква, 1931. с.24.

2. Степаненко A.B., Гребенкин С.В., Адамеску P.A. Особенности рнтгеновского текстурного анализа редкоземельных металлов с гекса-ональной структурой // Рентгеновские методы исследования твердого ела: Тез.докл.семинара,• Екатеринбург, 27 ноября, 1991. Екатерин-ург, 1991. С.6.

3. Текстуоа прокатки и рекристаллизации тербия /Адамеску P.A., юбенкин С.В. .Степаненко A.B..Чуприков Г.Е. // <5ММ. 1992. Я 6. 157-159.

4. Адамеску, P.A., Гребенкин С.В., Степаненко A.B. Текстурам еханизм деформации иттрия //«М. 1992. N 11. С. 153-156.

Adamesku R.A., Grebenkln S. V., Stepanenko A.V. Texture and eformatlon Mechanlsm in Yttrium // The Physics of Metais and etallography. 1992. Vol.74. N 5. P.535-537.

5. Текстурообразование при осадке сплавов системы Tb-Gd Адамеску Р.А.„Гребенкин С.В. .Степаненко A.B. .Чуприков Г.Е.//ФШ. 93. Т. 76. Вып.1. С.139-143.

6. Adamesku R.A., Grebenkln . S.V., Stepanenko A.V. jxture-formlns and Recrystallizatlon -.of Terbium-Gadolinium lloys // pap.proc. X - fh Int.Conference ЮТОМ. Clausthal, sept. 3-24, 1993, TOPIC 3.2. P.232.

7. Степаяенко A.B., Гребенкин C.B. Связь ЭДУ и текстуры в редкоземельных металлах // 1-я научно-технич.конф. физико-техни ческого факультета УГГУ-ЛМ: Тез.докл.конф., Екатеринбург, 13-1 мая 1994. Екатеринбург,1994. С.130.

- 8. Степаненко A.B., Грвбенкин C.B., Сабирэянов A.A. Форма ровакие преимутцественнкх ориентировок кристаллитов при пласт гче деформации сплавов системн Gd-Dy // 1-я научно-технич.конф. физико-техтпоского факультета УГТУ-УПИ: Тез.докл.конф., Екатет бург, 13-15 мая 1994. Екатеринбург,'1994. С.131.

9. Ствпаненко A.B., Сабирзянов A.A. Экспрессный кетод ощ изменений физических свойств поликристаллов с ГПУ структурой щ изменении степени рассеяния текстуры // 1-я научно-технич.конф физико-технического факультета УГТУ-УПИ: Тез.докл.конф., Екате бург, 13-15 мая 1994: Екатеринбург, 1994. С.132-133.

Подписано в печать 12.10.94 Фориат 60x84 1/16

Бумага типографская Плоская печать Усл.п.д. 1,39 Уч.-изд.д. 1,00 Тира= 100 Заказ 574 Бесплатно

Редакционно-пздатальски2 отдел УГТУ-УШ 62С002, Екатеринбург, УГТУ-УШ1, 8-й. учебный корпус Ротапринт УГТУ-'ЛШ. 620002, Екатеринбург, 7ГТУ-УШ, 8-й уч.]