close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Закономерности формирования наноструктурных состояний в механосинтезированных сплавах на основе Fe95 5C4 5 и Fe75C25 легированных элементами замещения (Ni Mn Cr Si) и внедрения (O N B)

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
ЕЛЬКИН ИВАН АЛЕКСАНДРОВИЧ
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОСТРУКТУРНЫХ СОСТОЯНИЙ В
МЕХАНОСИНТЕЗИРОВАННЫХ СПЛАВАХ НА ОСНОВЕ Fe95,5C4,5 И Fe75C25,
ЛЕГИРОВАННЫХ ЭЛЕМЕНТАМИ ЗАМЕЩЕНИЯ (Ni, Mn, Cr, Si) И
ВНЕДРЕНИЯ (O, N, B)
01.04.07 – Физика конденсированного состояния
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата физико-математических наук
Ижевск – 2016
Диссертационная работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении
науки «Физико-технический институт Уральского отделения Российской академии наук»
Научный руководитель:
Зав. лабораторией «Физика неравновесных металлических систем»
ФГБУН «Физико-технический институт УрО РАН»
кандидат технических наук
Волков Василий Анатольевич
Официальные оппоненты: Главный научный сотрудник
ФГБУН «Институт механики УрО РАН»
доктор технических наук, доцент
Махнева Татьяна Михайловна
Зав. учебно-научной лабораторией
«Физика конденсированных сред»
ФГБОУ ВО «Удмуртский государственный университет»
кандидат физико-математических наук, доцент
Кривилев Михаил Дмитриевич
Ведущая
организация:
Федеральное
государственное
автономное
образовательное
учреждение высшего образования «Уральский федеральный университет имени первого
Президента России Б.Н.Ельцина»
Защита состоится «___»
2016 г. в
ч на заседании диссертационного совета
Д 004.025.01 при Физико-техническом институте УрО РАН по адресу: 426000, г. Ижевск, ул.
Кирова, 132, тел.: +7 (3412) 43-03-02, факс: +7 (3412) 72-25-29.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте Физико-технического института
УрО РАН http://ftiudm.ru (раздел электронная библиотека).
Автореферат разослан «___»
2016 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
доктор физико-математических наук
Добышева Л.В.
2
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность
темы
исследования.
В
современном
материаловедении
нанокристаллические материалы вызывают все больший интерес исследователей в связи с тем,
что такие материалы при одинаковом химическом составе с крупнокристаллическими
аналогами обладают другим комплексом свойств. Наноструктурное состояние достаточно легко
достигается в металлических материалах методами интенсивной пластической деформации
(ИПД), в том числе при механическом сплавлении (МС). В результате формируется
неравновесная структура с наноразмерными кристаллитами, разделенными мало - или
большеугловыми границами, к которым прилегают искаженные зоны, насыщенные дефектами.
В процессе ИПД сплавов за счет деформационного перемешивания происходит также
перераспределение легирующих элементов. В настоящее время надежно установлено, что в
результате МС смесей железо – углерод или железо – цементит [1-3], с содержанием углерода
приблизительно до 2 мас. % происходит формирование нанозеренной структуры феррита с
размерами зерен порядка 10 нм (концентрация C в теле зерна порядка 0,4 ат. %). При этом
углерод образует сегрегации на границах и в приграничных областях шириной 2-3 нм с
концентрацией в максимуме до 6 – 8 ат. %. Сплавы с содержанием углерода более 2 мас. %
дополнительно содержат цементит и аморфную фазу.
Структура нанокристаллических материалов является существенно неравновесной и
даже низкотемпературные нагревы приводят к росту зерен и потере наноструктурного
состояния и связанных с этим состоянием свойств. Для практического использования
необходимо добиться стабильности структуры и свойств таких материалов. В качестве одного
из механизмов повышения стабильности нанокристаллической структуры в сплавах на основе
Fe-C рассматривается создание сегрегаций углерода по границам зерен феррита, которые могут
оказывать кинетическое и термодинамическое торможение движению границ [1].
Несмотря на достаточно большое количество исследований по ИПД двойных сплавов
Fe-C, до настоящего дня остается много вопросов, связанных с формированием наноструктур
этого типа. Практически не исследовано влияние легирования на распределение углерода в
таких структурах, на особенности образующейся дефектной структуры. Между тем,
легирование способствует изменению характеристик подвергаемых ИПД систем, поэтому
использование различных легирующих элементов позволяет получать больше информации о
процессах, приводящих к формированию наноструктур. Требуют уточнения механизмы
повышения термической устойчивости нанозеренных состояний, связанных с сегрегациями. В
формировании и термической устойчивости наноструктур в сплавах на основе системы Fe-C
важную роль играют процессы растворения и образования цементита. Поэтому важно знать
3
особенности влияния легирующих элементов на закономерности формирования цементита в
условиях интенсивной пластической деформации и его стабильность при отжигах.
Исследования последних лет показали, что наноструктурные состояния довольно легко
достигаются и в массивных углеродистых сталях. Например, к наноструктурам указанного типа
можно отнести низко и среднеуглеродистый мартенсит, похожие состояния образуются в
сталях на основе безцементитного бейнита, в результате термомеханической обработки, в
патентированных проволоках подвергнутых экстремально высоким степеням деформации.
Поэтому исследование закономерностей формирования наноструктурных состояний в сплавах
на основе Fe-C имеет не только научное значение, но и прикладное.
Работа выполнена в рамках темы НИР ГР № АААА-А16-116021010085-9 «Разработка
научных
основ
создания
функциональных
наноструктурированных
материалов
с
использованием механоактивированных нанокомпозитов в качестве прекурсоров», проекта
Уральского отделения РАН № 14-2-НП-32 «Исследование закономерностей формирования и
стабильности наноструктурных состояний в механосинтезированных модельных сталях,
легированных Mn, Cr, Si», проекта РФФИ № 14-03-00044 «Фундаментальные основы
механохимических
технологий
создания
объемных
нанокомпозитов
Fe
-
цементит,
легированный Cr, B: механосинтез, структура, фазовый состав, магнитные, механические и
электрохимические
свойства»,
проекта
Уральского
отделения
РАН
№
12-У-2-1035
«Исследование влияния В и Ni на структурное состояние и магнитные свойства
механосинтезированного цементита; на формирование структуры в наноструктурированных
модельных порошковых сталях. Обобщение результатов исследований, выработка и проверка
рекомендаций по получению наноразмерных структурных составляющих в массивных сталях,
подвергаемых ВТМО».
Целью работы являлось исследование влияния легирования Cr, Mn, Si, Ni, B, N на
формирование фазового состава, зеренной и дефектной структуры, межзеренных сегрегаций в
нанокристаллических сплавах на основе Fe95,5C4,5 и Fe75С25, полученных в результате
механического сплавления и последующих отжигов. В качестве легирующих элементов
выбраны элементы, наиболее часто используемые при производстве углеродистых сталей.
Для достижения цели решались следующие задачи:
1.
Механосинтез сплавов на основе Fe95,5C4,5, легированных Cr, Mn, Ni, Si, N, B.
Механосинтез сплавов на основе состава Fe75C25, легированных N, O, B.
2.
Исследование влияния легирования на перераспределение углерода между
объемами зерен и границами в нанокристаллических сплавах на основе Fe95,5C4,5 при
механическом сплавлении, на термическую стабильность зернограничных сегрегаций и
формирование фазового состава при отжигах.
4
Исследование влияния легирования на вероятность образования дефектов
3.
упаковки
и
на
формирование
дислокационной
структуры
в
механосинтезированных
нанокристаллических сплавах на основе Fe95,5C4,5, анализ их термической устойчивости.
4.
Исследование влияния легирующих элементов N, O, B на формирование фазового
состава при механическом сплавлении в сплавах на основе Fe75С25.
Научная новизна работы:
1.
Изучены
нанокристаллические
структуры,
формирующиеся
в
механосинтезированных сплавах на основе Fe95,5C4,5, легированных Cr, Mn, Ni, Si, B, N.
Установлена взаимосвязь между легированием, концентрацией углерода в сегрегациях и
размерами нанозерен.
2.
Показано стабилизирующее влияние сегрегаций на рост нанозерен при отжигах.
Предложены механизмы стабилизирующего действия сегрегаций и влияние на эти механизмы
легирующих элементов.
3.
Показано, что в формировании наноструктурных состояний при механическом
сплавлении важную роль играют деформационные процессы, связанные как с обычным
дислокационным скольжением, так и с образованием дефектов упаковки. Показано влияние
легирующих элементов на характеристики дефектной структуры.
4.
Установлено влияние легирования элементами внедрения на последовательность
образования карбидных фаз при механосинтезе сплавов, близких по составу к Fe75C25.
Научная и практическая значимость работы
Полученные в работе результаты уточняют представления о природе наноструктурных
материалов, механизмов их формирования в условиях интенсивных пластических деформаций,
в частности, наноструктур типа нанозерна твердого раствора – зернограничные сегрегации.
Дополняют знания о механизмах стабилизации нанозеренной структуры зернограничными
сегрегациями. Результаты работы могут быть использованы для выбора химического состава,
условий
термической,
механической,
термомеханической
обработки,
способствующих
получению наноструктурных состояний в материалах.
Положения, выносимые на защиту:
1.
Модель формирования нанокристаллической структуры, состоящей из зерен
феррита и зернограничных сегрегаций углерода, в механосинтезированных сплавах на основе
Fe95,5C4,5, легированных Cr, Mn, Ni, Si, B, N:
В сплавах, подвергаемых интенсивной пластической деформации, образование
сегрегаций углерода облегчает формирование новых межзеренных границ в результате
уменьшения их энергии. Элементы, способствующие уменьшению этой энергии, приводят к
образованию наноструктур с меньшим размером зерна и меньшей концентрацией углерода в
5
сегрегациях и наоборот. Формирование наноструктуры происходит в результате действия
деформационных механизмов, связанных с образованием как дислокаций, так и дефектов
упаковки.
2.
Модель стабилизации нанокристаллической структуры в механосинтезированных
сплавах на основе Fe95,5C4,5, легированных Cr, Mn, Ni, Si, B, N, при отжигах:
Образование межзеренных сегрегаций углерода уменьшает удельную энергию границ и,
следовательно, движущую силу роста зерен. Однако, сильное увеличение концентрации
углерода в сегрегациях в результате роста зерен увеличивает эту энергию. Это компенсирует
снижение энергии сплава за счет уменьшения протяженности границ и приводит к
дополнительной стабилизации размеров зерен. Эффективность торможения роста зерен зависит
от легирования. Сегрегации теряют устойчивость при образовании цементита.
3.
Модель формирования состава карбидов в процессе механосплавления смесей
железо – углерод с составом близким к Fe75C25, легированных O, N и В:
Карбиды образуются на основе аморфной фазы, формирующейся на более ранних
стадиях механосплавления. Легирующие элементы изменяют энтальпии образования карбидов.
В результате изменяется относительная скорость их образования из аморфной фазы. Это
приводит к тому, что в сплавах близкого состава последовательность образования карбидов
изменяется – вместо Fe3C первым может образоваться карбид Fe5C2 или Fe7C3.
Личный вклад автора
Диссертация является самостоятельной работой, обобщающей результаты, полученные
лично автором, а также полученные в соавторстве. Автор диссертации принимал личное
участие в получении механически сплавленных порошков, приготовлении образцов,
проведении рентгеновских и мессбауэровских исследований. Автором проведен качественный
и количественный фазовый анализ, проведены исследования зеренной и дислокационной
структуры, выполнены расчеты параметра решетки α-Fe и вероятности образования дефектов
упаковки в механосинтезированных сплавах. Мессбауэровские спектры получены совместно с
Ульяновым А.Л., их качественный и количественный анализ проведен совместно с Немцовой
О.М. Зависимости магнитной восприимчивости от температуры получены и проанализированы
совместно с Загайновым А.В. Цели и задачи экспериментальных исследований по
диссертационной работе сформулированы научным руководителем – Волковым В.А.
Обсуждение результатов для опубликования в печати проводилось совместно с научным
руководителем – Волковым В.А. и другими соавторами.
Автор выражает благодарность Дорофееву Г.А. за проведение химического анализа и
Сурнину Д.В. за проведение Оже-исследований образцов.
6
Достоверность научных результатов обеспечена использованием апробированного
оборудования и методик для получения экспериментальных результатов, а также программ их
обработки. Использованием аттестованных материалов, обсуждением результатов с ведущими
специалистами института, на семинарах и конференциях. Получено хорошее согласие
экспериментальных результатов настоящей работы с литературными данными и более ранними
исследованиями. Выводы, сделанные в диссертации, логически следуют из результатов
экспериментальных исследований и не противоречат современным научным представлениям.
Апробация работы
Научные результаты, полученные в настоящей работе, докладывались и обсуждались на
следующих Российских и Международных конференциях и семинарах: IX Всероссийская
школа-конференция
молодых
ученых
«КоМУ-2011»
(Ижевск,
Россия,
2011);
XIII
Всероссийская школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества
«СПФКС-13» (Екатеринбург, Россия, 2012); Х Всероссийская школа-конференция молодых
ученых «КоМУ-2013» (Ижевск, Россия, 2013); Международный симпозиум «Физика
кристаллов 2013», посвященный 100-летию со дня рождения профессора М.П. Шаскольской
(Москва, Россия, 2013); IV International Conference «Fundamental Bases of Mechanochemical
Technologies» (Новосибирск, Россия, 2013); ХХ Всероссийская научная конференция
студентов-физиков и молодых ученых «ВНКСФ-20», (Ижевск, Россия, 2014); VIII International
conference on Mechanochemistry and mechanical alloying (Krakow, Poland, 2014); III
Всероссийская научно-техническая конференция «Измерения, контроль и диагностика – 2014»
(Ижевск,
Россия,
2014);
XV
Всероссийская
школа-семинар
по
проблемам
физики
конденсированного состояния вещества “СПФКС-15» (Екатеринбург, Россия, 2014); VI
международная конференция «Кристаллофизика и деформационное поведение перспективных
материалов», посвященная 90-летию со дня рождения профессора Ю.А. Скакова (Москва,
Россия, 2015).
Публикации. Основные результаты изложены в 5 статьях, опубликованных в изданиях,
рекомендованных ВАК, 1 статье, опубликованной по материалам конференций, 1 статье в
других изданиях, 9 тезисах докладов.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения,
списка сокращений и списка литературы. Общий объем диссертации составляет – 130 страниц,
включая 43 рисунка и 10 таблиц. Список литературы содержит 182 наименования.
7
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обсуждается актуальность темы диссертации, цели и задачи работы,
научная новизна и защищаемые положения.
В
первой
главе
дан
обзор литературы, касающейся особенностей
строения
нанокристаллических материалов, моделей формирования наноструктуры при интенсивной
пластической деформации, описано формирование структуры и фазового состава в сплавах
системы Fe-C в процессе интенсивной пластической деформации. Приведены сведения о
механизмах стабилизации структуры и механических свойств наноматериалов, а также об
устойчивости наноструктурного состояния при нагревах. Описано применение новых методов
анализа рентгеновских дифрактограмм для исследования дефектной и зеренной структуры
нанополикристаллов.
Во второй главе описываются методики приготовления и исследования образцов.
Механическое измельчение α-Fe, механическое сплавление смесей состава Fe95,5C4,5 (Fe – 1
мас.% C), Fe95Cr5, Fe94,5Mn1C4,5, Fe92,5Mn3C4,5, Fe90,5Mn5C4,5, Fe92,5Ni3C4,5, Fe90,5Ni5C4,5,
Fe92,5Cr3C4,5,
Fe90,5Cr5C4,5,
Fe86,5Cr9C4,5,
Fe92,5Si3C4,5,
Fe90,5Si5C4,5,
Fe86,5Si9C4,5,
Fe95B1C4,
Fe95B2,5C2,5, Fe95N1C4, Fe95N2,5C2,5 осуществляли в шаровой планетарной мельнице Fritsch
Pulverisette-7 (энергонапряженность ~ 2,1 Вт/г) в течение 18 ч. МС смесей состава Fe75C23,75B1,25,
Fe75C22,5B2,5, Fe75C20B5, Fe75C15B10 осуществляли при помощи этой же мельницы в течение 4, 8 и
16 ч. В качестве элементных компонентов использовали: α-Fe марки ОсЧ 13-2 чистотой
(99,98%), Si (99,99%), Cr (99,9%), Mn(99,9%), Ni (99,9%) графит (99,99%), в качестве источника
бора использовали лигатуру состава Fe ‒ 8,53 мас. % B, в качестве источника азота – лигатуру,
состоящую из смеси нитридных фаз состава Fe ‒ 9 мас. % N. Размеры частиц исходных
порошков не превышали 300 мкм. Используемые для МС сосуды и шары были изготовлены из
шарикоподшипниковой стали ШХ15. Намол железа за счет износа шаров после 18 ч МС
составлял не более 4 % от массы исходного порошка. Отжиг МС порошковых сплавов
осуществлялся в инертной атмосфере Ar в течение 1 ч при различных температурах.
МС смесей состава Fe71C25O4, Fe72,6C24,5O1,1N1,8, Fe75C25 осуществляли в шаровой
планетарной мельнице Fritsch Pulverisette-5 (энергонапряженность ~ 1.6 Вт/г). В качестве
элементных компонентов использовали: железо марки ЖКВ (99,6%) и графит (99,99%).
Используемые для МС сосуды были изготовлены из стали 40Х, шары были изготовлены из
стали ШХ15. Намол железа за счет износа шаров после 24 ч МС не превышал 5 % от массы
исходного порошка.
Структурное состояние и фазовый состав образцов после механического сплавления и
последующих отжигов исследовали методами рентгеновской дифракции (дифрактометры:
8
ДРОН-3, монохроматизированное излучение Cu-Kα и MiniFlex 600, излучение Co-Kα),
мессбауэровской спектроскопии (спектрометр ЯГРС-4М в режиме постоянных ускорений с
источником резонансного γ-излучения
57
Co(Cr)), а также путем измерения магнитной
восприимчивости при изменении температуры. Для аттестации образцов использовались Ожеспектрометрия (спектрометр JAMP-10S) и химический анализ (Spectraflame – Modula D).
Исследование
размеров
зерен
и
их
распределения по размерам, плотности и
характеристик дислокаций осуществляли на
основе
полнопрофильного
рентгеновских
дифрактограмм
использованием
программы
Качественный
и
рентгенофазовый
прецизионное
кристаллической
анализа
с
CMWP
[4].
количественный
анализ,
а
определение
решетки
также
параметров
проводились
с
использованием пакета программ [5].
Третья
исследованию
глава
влияния
посвящена
легирования
на
Рис. 1. Дифрактограммы сплава Fe95,5C4,5
формирование фазового состава и структуры
после МС и отжигов. Индексами (hkl)
нанокристаллических
отмечены дифракционные отражения α-Fe,
состава Fe95,5C4,5. Глава состоит из 2 разделов.
ромбами – Fe3C. (Излучение Cu-Kα)
сплавов
на
основе
Раздел 3.1 посвящен исследованию
влияния легирования на формирование фазового состава нанокристаллических сплавов.
Дифрактограммы, полученные от нанокристаллических МС сплавов, содержали только сильно
уширенные линии ОЦК железа. После отжигов происходило
уменьшение ширины
дифракционных пиков железа, вызванное увеличением размера зерен и уменьшением
искажений кристаллической решетки. Начиная с температур отжига 300 – 400оС в
углеродистых сплавах обнаруживались дополнительные дифракционные пики, появление
которых связано с образованием карбида Fe3C. Образование ε - или χ-карбидов, которые
характерны для близких по составу сталей после низкого или среднего отпуска мартенсита, не
наблюдалось. На рис. 1 приведены рентгенограммы сплава Fe95,5C4,5 после МС и отжига 300оС,
1ч. Рентгенограммы легированных сплавов имели схожий вид.
9
На рис. 2 приведены графики для МС
сплава Fe95,5C4,5, отражающие изменение
относительной магнитной восприимчивости
при нагревах со скоростью 30 град./мин до
температур 200, 300, 400оС. В верхней точке
нагрева образцы выдерживались в течение 1
ч, после чего охлаждались с регистрацией
изменения восприимчивости. При анализе
графика, полученного при нагреве до 400оС
видно, что кривая нагрева состоит из
плавного
возрастающего
интервале
температур
20
участка
320оС
–
в
и
следующего за ним перегиба с резким
Рис. 2. Графики температурной зависимости
снижением восприимчивости. Монотонное
относительной магнитной восприимчивости
изменение восприимчивости на пологом
χ/χ20 сплава Fe95,5C4,5, снятые в режиме
участке
нагрева (>) и охлаждения (<)
состояния
соответствует
изменениям
наноструктурного
феррита
сплава, вызванным нагревом. Перегиб в области температуры 320оС связан с образованием в
сплаве цементита. Образование цементита подтверждается наличием перегиба, связанного с
переходом через его температуру Кюри (210оС) на кривой охлаждения. Из рис. 2 видно, что
цементит также образуется после нагрева до 300оС. В процессе выдержки при температуре
200оС магнитная восприимчивость сплава не уменьшается, из чего следует, что при этой
температуре
цементит
еще
не
образуется.
Температурные
зависимости
магнитной
восприимчивости легированных углеродсодержащих сплавов в основных чертах повторяли
аналогичные кривые для сплава Fe95,5C4,5.
Дополнительную информацию о фазовом составе сплавов (Fe95,5C4,5, Fe90,5Si5C4,5,
Fe90,5Mn5C4,5, Fe90,5Cr5C4,5) после МС и отжигов позволила получить мессбауэровская
спектроскопия. На рис. 3 приведены мессбауэровские спектры для сплава Fe95,5C4,5, после МС и
отжигов. Из этого рисунка видно, что единственной кристаллической фазой в составе сплава
после МС является феррит, о чем говорит секстет линий на мессбауэровском спектре (рис. 3a) в
интервале скоростей от -6 до 6 мм/с. Наличие других кристаллических фаз не наблюдается.
После отжига 300 и 400оС (рис. 3b,c) помимо секстета линий от α-Fe видны дополнительные
пики в интервале скоростей от -2 до 2 мм/с, говорящие об образовании цементита в данном
сплаве. Мессбауэровские спектры сплава состава Fe90,5Si5C4,5 в основных чертах повторяли
аналогичные
спектры
для
сплава
Fe95,5C4,5.
10
На
мессбауэровских
спектрах
сплавов,
легированных Mn и Cr ни при каких температурах отжига не были выявлены пики от
цементита, несмотря на то, что его наличие выявлялось рентгенографически, а также при
помощи магнитного анализа. Отсутствие пиков от цементита связано с низким содержанием
(Fe,М)3C, (М – легирующий элемент) в этих сплавах и с тем, что значительная часть железа в
цементите замещена Mn или Cr.
Данные
по
температурным
зависимостям магнитной восприимчивости, а
также
данные
спектроскопии
мессбауэровской
согласуются
с
данными
рентгенофазового анализа и находятся в
соответствии
с
моделью
нанокристаллической структуры МС сплавов
Fe-C c содержанием углерода до 2 мас. %.
Структура сплавов состоит из нанозерен
феррита
и
зернограничных
сегрегаций
углерода.
В разделе 3.2 исследовалось влияние
легирования на формирование нанозеренной
структуры,
между
Рис. 3. Мессбауэровские спектры сплава
Fe95,5C4,5 после МС (a) и отжигов в течение 1
о
ч при 300 (b) и 400 С (c)
перераспределение
телом
зерна
и
углерода
межзеренными
сегрегациями МС сплавов в зависимости от
типа легирующего элемента и температуры
отжига. Большое количество информации о
состоянии сплавов могут дать данные по изменению параметра решетки, который наиболее
точно определяется при помощи метода рентгеновской дифрактометрии. На графиках
зависимости значений параметра решетки от углового положения линий, по которым они
определялись, в координатах Нельсона-Райли (cos2Θ/sinΘ) (рис. 4) видны анизотропные сдвиги
экспериментальных точек относительно прямой линии, которые вызваны дефектами упаковки
(ДУ) и характеризуются тем, что закономерно зависят от индексов (hkl) дифракционных линий.
Сдвиги такого же характера наблюдались и в других углеродистых сплавах (не наблюдались в
механоактивированном α-Fe и бинарном сплаве Fe95Cr5). Сдвиги были максимальны в образцах
после МС, уменьшались при температуре отжига 200оС, а при более высоких температурах
были слабо выражены или отсутствовали. Учет анизотропных сдвигов, вызванных ДУ,
проводили по методике [6,7].
11
Из уточненного значения параметра решетки
определяли
концентрацию
углерода
в
феррите бинарного сплава Fe-C, используя
зависимость [1]: x
параметр
gi
решетки

(a  a )
0
0,0083
феррита,
Å,
, где a –
a0
–
справочное значение параметра решетки α-Fe,
Å, xgi – концентрация С в феррите, ат.%,
Рис.
4.
Значения
полученные
по
параметра
линиям
с
решетки,
разными
индексами (hkl), для МС сплава Fe95,5C4,5.
Значения параметра: (□) – исходные; (•) –
исправленные на вклады ДУ
0,0083 Å – изменение параметра решетки
феррита в результате растворения 1 ат. % С.
Для определения концентрации углерода в
феррите
легированных
дополнительно
МС
сплавов
использовались
концентрационные зависимости параметра
решетки твердых растворов α-Fe(X), где X=Mn, Cr, Si, Ni и α-Fe(Y), где Y=N, B.
На рис. 5 приведены значения концентрации углерода в феррите сплавов после МС в
зависимости от типа и концентрации легирующих элементов. Видно, что легирование влияет на
концентрацию растворенного в феррите углерода. Сr, Si и B увеличивают эту концентрацию, Ni
уменьшает, а Mn практически не изменяет. Для сплавов, легированных N, на рис. 5 приведена
совокупная концентрация углерода и азота в феррите [8,9]. Из значений концентрации C в
феррите (0,2 – 0,4 ат. %) следует, что, при общем содержании С в сплаве 4,5 ат. %, более 90 %
углерода сосредоточено в сегрегациях. Определив содержание углерода в теле зерен феррита,
получили значения концентрации углерода в сегрегациях (Г), используя следующее выражение:
3
, где cgi – концентрация С в феррите, моль/м3, ctot – полная концентрация С в
c
c 
tot
gi D
сплаве, моль/м3, Г – концентрация С в сегрегациях, моль/м2, D – размер зерна феррита, нм [1].
Концентрация С в сегрегациях определялась как его количество, приходящееся на единицу
площади границ (моль/м2), т.к. сегрегации сильно размыты и максимальная концентрация
выраженная в % не отражает количество сегрегировавшего углерода. В таблице приведены
значения концентрации углерода в межзеренных сегрегациях (Г) для различных сплавов после
МС и последующих отжигов. Для сплавов, легированных N, приведена совокупная
концентрация углерода и азота в сегрегациях.
12
Рис. 5. Концентрация углерода в феррите сплавов после МС в
зависимости от типа и концентрации легирующего элемента
Из таблицы видно, что легирование влияет на концентрацию углерода в межзеренных
сегрегациях сплавов, полученных в результате механосинтеза. Изменение значений Г
коррелирует с изменением размеров зерен в сплавах. Это связано с тем, что основная часть
углерода распределена в межзеренных сегрегациях и величина Г зависит, прежде всего, от
протяженности границ, которая обратно пропорциональна размерам зерен. Легирование Ni и B
приводит к увеличению размеров зерен сплавов при МС по сравнению с бинарным сплавом
Fe95,5C4,5, а легирование Cr к небольшому уменьшению. Соответственно, значения Г для
сплавов, легированных Ni и B, выше по сравнению со сплавом Fe95,5C4,5, а для сплава
легированного Cr – ниже.
При отжигах происходит увеличение концентрации углерода в сегрегациях, что связано
с ростом размера зерна. Из таблицы видно, что рост концентрации С в сегрегациях, в
зависимости от легирования, продолжается до различных температур отжига. Например, в
бинарном сплаве Fe-C до 200оС, а в сплавах, легированных Cr и 9 ат.% Si до 300 и 400оС
соответственно. Выше этих
температур
образуется цементит, и
сегрегации
теряют
устойчивость. Часть углерода входит в состав цементита, и определить Г не представляется
возможным. Изменение термостабильности сегрегаций при легировании может быть вызвано
разными причинами. Так, повышение устойчивости сегрегаций в сплавах, легированных Cr,
может быть связано с тем, что Cr повышает энергию связи углерода с дислокациями и
границами зерен феррита, а в сплавах легированных Si с тем, что этот элемент повышает
энтальпию образования цементита. Несмотря на то, что Ni так же, как и Si приводит к
повышению энтальпии образования цементита, в МС сплавах Ni не приводит к повышению
13
температуры начала образования цементита. Это связано с высоким значением Г в сплавах
легированных Ni после МС, что ускоряет образование цементита.
Результаты, полученные в третьей
Таблица. Концентрации С в межзеренных
главе, показывают, что сегрегации оказывают
сегрегациях сплавов (Г∙10-5 моль/м2) после
существенное влияние на рост зерен при
МС и последующих отжигов
отжигах.
Состав сплава МС
200оС 300оС 400оС
В
исследованных
нанокристаллических сплавах замедленный
Fe95,5C4,5
1,202 1,302
рост
зерна
наблюдается
Fe94,5Mn1C4,5
1,202 1,402
температурах
Fe92,5Mn3C4,5
1,202 1,402
существуют
Fe90,5Mn5C4,5
1,302 1,402
высокой
Fe92,5Ni3C4,5
2,002 2,302
вызвано тем, что образование сегрегаций
Fe90,5Ni5C4,5
2,102 2,102
уменьшает удельную энергию границ и,
Fe92,5Cr3C4,5
1,102 1,302
1,702
вместе с этим движущую силу роста зерен,
Fe92,5Si3C4,5
1,202 1,302
1,802
что
Fe90,5Si5C4,5
1,202 1,302
1,802
происходит
Fe86,5Si9C4,5
1,202 1,302
1,402
Fe95B1C4
1,602 1,902
Fe95N1C4
1,402 1,702
Fe95N2,5C2,5
1,202 1,702
отжига,
при
неравновесные
концентрацией
замедляет
их
всех
которых
сегрегации
углерода.
рост.
рост
при
При
с
Это
отжигах
зерен,
который
сопровождается увеличением концентрации
1,702
углерода
в
высоких
значениях
границ
сегрегациях
начинает
сегрегации
Г
(таблица).
удельная
повышаться,
оказываются
При
энергия
поскольку
пересыщенными
углеродом. Это компенсирует снижение энергии сплава за счет уменьшения протяженности
границ и приводит к дополнительной стабилизации размеров зерен. Эффективность
торможения роста зерен зависит от легирования.
В четвертой главе исследовано влияние легирования на формирование дефектной
структуры в нанокристаллических сплавах на основе Fe95,5C4,5, полученных при помощи МС.
Глава состоит из 2 разделов.
Раздел 4.1 посвящен исследованию влияния легирования на вероятность образования
дефектов упаковки в процессе механосинтеза сплавов и их термостабильность при отжигах.
Определение вероятности образования ДУ проводилось на основе анализа анизотропных
смещений положений дифракционных линий по методике, описанной в работе [7]. Нужно
отметить, что по имеющимся литературным данным не до конца определено влияние ДУ на
процессы формирования наноструктурных состояний.
14
Рис. 6. Вероятность образования ДУ в сплавах после МС в зависимости от типа и
концентрации легирующего элемента
В диссертационной работе были определены вероятности образования ДУ в
механоактивированном α-Fe, МС бинарном сплаве Fe95Cr5 и легированных сплавах на основе
Fe95,5C4,5. Из рис. 6 видно, что образование ДУ происходит в МС сплавах, содержащих в своем
составе углерод. Это говорит о том, что закрепление дислокаций примесными атмосферами из
атомов внедрения оказывает сильное блокирующее воздействие на скольжение дислокаций и
способствует развитию альтернативных механизмов деформации, в том числе за счет
образования ДУ и двойников. Другие легирующие элементы сравнительно мало изменяют
вероятность образования ДУ относительно бинарного сплава Fe95,5C4,5. Не обнаруживается
простых корреляций между вероятностью образования ДУ и характеристиками легирующих
элементов. Известно, что легирование сталей Si, N и Mn в концентрации выше 5 ат.% понижает
энергию ДУ в феррите, а легирование Cr – повышает. Однако, полученные результаты
показывают, что в исследуемых сплавах вероятность образования ДУ при легировании Cr
повышается по сравнению с бинарным сплавом Fe-C, так же как в сплавах легированных Si, N и
Mn. Несмотря на то, что Ni существенно понижает энергию ДУ, вероятность их образования
снижается по сравнению со сплавом Fe95,5C4,5. Наблюдаемые изменения вероятности
образования ДУ могут быть также связаны с влиянием легирующих элементов на
взаимодействие атомов углерода с дефектами. Так хром, как сильный карбидообразующий
элемент, способствует закреплению атомов углерода на дислокациях, а Ni уменьшает эту связь.
В результате различным образом изменяется эффективность торможения дислокаций
атмосферами из атомов углерода и вероятность образования ДУ. Легирование B также
приводит к уменьшению вероятности образования ДУ. Это может быть связано с замещением
атомов углерода бором в сегрегациях, что уменьшает эффективность торможения дислокаций
15
примесными атмосферами. Результаты, полученные в диссертационной работе, показывают,
что деформационные механизмы, связанные с образованием ДУ, играют существенную роль
при формировании нанокристаллической структуры в процессе МС сплавов на основе Fe95,5C4,5.
Раздел 4.2 посвящен исследованию формирования дислокационной структуры в
нанокристаллических МС сплавах на основе Fe95,5C4,5. Формирование нанокристаллической
структуры определяется тем, каким образом и в каком количестве образуются дефекты
кристаллического строения, как они взаимодействуют и перераспределяются. Поэтому для
понимания механизмов формирования наноструктурного состояния нужно знать детали
дислокационной структуры и особенности влияния на эту структуру легирующих элементов.
Часто используемые методы анализа рентгеновских дифрактограмм, такие как метод Шеррера
или традиционные методы Вильямсона-Холла и Уоррена-Авербаха, позволяют определить
только некоторое усредненное значение величины микроискажений. Однако, характер
микроискажений может быть очень разным, поскольку дефекты различного типа и в различных
конфигурациях по-разному искажают кристаллическую решетку. Все это отражается в форме
дифракционных линий. Анализ полного профиля рентгеновских дифрактограмм позволяет
получать более детальную характеристику микроискажений и распределения зерен по
размерам. Программа CMWP, используемая в диссертационной работе, является дальнейшим
развитием метода Уоррена-Авербаха и опирается на дислокационную теорему, которая
утверждает, что микроискажения кристаллической решетки можно описать как совокупность
дислокаций [10].
При помощи программы CMWP в
сплавах состава Fe95,5C4,5, Fe92,5Cr3C4,5 и
Fe95,5Si5C4,5 были определены особенности
дислокационной структуры. (рис. 7). Сплавы
после МС характеризуются очень высокой
плотностью дислокаций (ρ) – до 0,1 нм–2 (1013
см–2), близкой к предельному значению для
железа.
Наиболее
высокая
плотность
наблюдается в сплаве Fe92,5Cr3C4,5 (более чем
в два раза превышает плотности в двух
других
образцах).
Она
соответствует
Рис. 7. Изменение плотности дислокаций в
высокому уровню запасенной материалом
зависимости от температуры отжигов в
энергии, которая стремится релаксировать.
сплавах:
Это приводит к тому, что в сплаве уже при
Fe92,5Cr3C4,5
(■),Fe90,5Si5C4,5
(●),
отжиге
Fe95,5C4,5 (▲)
16
300°C
происходит
активное
перераспределение и аннигиляция дислокаций. Их плотность падает до тех же значений, что и в
бинарном сплаве. В сплаве Fe95,5Si5C4,5 ρ уменьшается до этих значений только после отжига
при 400°C. Наблюдаемые эффекты объясняются тем, что атомы углерода в присутствии хрома
наиболее сильно связаны с ядрами дислокаций, и это обеспечивает сохранение высокой
плотности дислокаций в механосинтезированном сплаве. Выше 300°C тепловое движение
атомов разрушает эту связь и дислокации начинают активно двигаться. Более высокую
стабильность дислокационной структуры в Fe95,5Si5C4,5 можно объяснить тем, что кремний
эффективно снижает энергию дефектов упаковки. Это ведет к расщеплению дислокаций и
ограничению их подвижности. При помощи программы CMWP в рассмотренных сплавах также
были определены характеристики дислокационной структуры такие, как протяженность
упругого поля единичной дислокации (Re), степень хаотичности в расположении дислокаций
(S), преимущественный тип дислокаций (краевой или винтовой) (q), в зависимости от
легирования и температуры отжига. Результаты диссертационной работы показывают, что
формирование нанозеренной структуры в результате эволюции дислокационной структуры при
МС сплавов на основе Fe95,5C4,5 находится в сильной зависимости от легирования. Эта
зависимость определяет минимальные размеры нанозерен феррита, достигаемые в сплавах при
МС, характер их микроискажений и термическое поведение структуры.
Пятая глава посвящена исследованию влияния легирующих элементов внедрения (N,
O, B) на закономерности образования карбидных фаз при МС.
В настоящее время хорошо изучены процессы образования фаз при механосплавлении
смесей состава Fe75C25. Показано, что в процессе МС происходит достижение наноструктурного
состояния компонентов смеси, формирование аморфной Fe-C фазы, а затем на ее основе
образуется нанокристаллический цементит [11]. На процессы образование фаз при МС в
системе Fe-C большое влияние оказывает легирование, поскольку в зависимости от него в
широких пределах может изменяться энтальпия образования карбидов. Существует большое
количество работ, рассматривавших, как легирующие элементы влияют на образование
цементита в крупнокристаллических сталях. Однако, в наноструктурных материалах
относительная устойчивость фаз может меняться по сравнению с крупнокристаллическим
состоянием [12]. Существуют работы, рассматривавшие влияние легирования элементами
замещения Si, Mn, Cr на образование нанокристаллического цементита при МС [13-15]. Вместе
с этим, малоизученным является вопрос о влиянии на образование карбидных фаз при МС
сплавов системы Fe-C элементов внедрения, таких как O, N, B. Вопрос о влиянии легирования
кислородом и азотом на стабильность цементита является важным, т.к. данные элементы часто
присутствуют в сталях в виде случайных или специально введенных примесей, а бор
17
используется в качестве легирующего элемента. Эти элементы при образовании карбидов
способны частично замещать углерод.
Влияние легирования кислородом и азотом на формирование карбидных фаз при МС
исследовалось на примере порошковых смесей, имеющих состав Fe72,6C24,5O1,1N1,8 и Fe71C25O4.
Анализ фазового состава исследованных сплавов показал, что на ранних стадиях
механосплавления образуется аморфная фаза, после чего на ее основе образуются карбиды. В
сплаве Fe72,6C24,5O1,1N1,8 в качестве первой карбидной фазы образуется Fe7C3. Цементит
образуется спустя продолжительное время МС. Аналогичная ситуация наблюдается для сплава
Fe71C25O4. Его фазовый состав после 20 ч МС был представлен α-Fe, Fe3C, Fe5C2 и аморфной
фазой. Это происходит несмотря на то, что состав сплава близок к Fe75C25. Полученные
результаты находятся в противоречии с результатами [11], где единственной карбидной фазой,
образующейся во время МС смеси состава Fe75C25, был Fe3C. Противоречие можно объяснить
тем, что легирующие элементы изменяют энтальпии образования карбидов. В результате
изменяется относительная скорость их образования из аморфной фазы. Это приводит к тому,
что в сплавах близкого состава последовательность образования карбидов изменяется – вместо
Fe3C первым может образоваться карбид Fe5C2 или Fe7C3.
При МС сплавов на основе Fe75C25, легированных бором, сначала происходило
образование аморфной фазы, а затем, в результате ее кристаллизации – бороцементита Fe3(C,B).
В частности, образование бороцементита наблюдалось в процессе МС смесей состава Fe75C20B5
и Fe75C15B10. Это происходило несмотря на то, что равновесным фазовым составом для данных
сплавов является смесь бороцементита и карбоборида (Fe23(C,B)6). Данный факт показывает,
что скорость образования бороцементита в таких неравновесных условиях выше скорости
образования карбоборида, а также то, что бороцементит, образующийся в процессе МС,
является неравновесным по составу. Если сравнивать скорость образования цементита при МС
сплавов, легированных бором, и бинарного сплава состава Fe75C25, то оказывается, что
легирование B приводит к уменьшению скорости образования Fe3C. После 16 ч МС смесей
состава Fe75C20B5 и Fe75C15B10 цементита в сплавах образуется примерно в 3 раза меньше, чем
после такого же времени обработки в бинарном сплаве. Отчасти это связано с более низкой
диффузионной подвижностью В по сравнению с С. Такой цементит (Fe3(C,B)) в
нанокристаллических сплавах на основе состава Fe95,5C4,5 также образуется медленнее.
Изменение скорости образовании нанокристаллических карбидов может оказывать
существенное влияние на термостабильность нанополикристаллических сплавов на основе
системы Fe-C, структура которых состоит из зерен феррита и зернограничных сегрегаций
углерода. Чем ниже скорость образования легированного карбида, тем при более высоких
температурах отжига он будет образовываться. И, как следствие, до более высоких температур
18
отжига будут сохраняться зернограничные сегрегации углерода, и не будет происходить
интенсивный рост нанозерен феррита. Эти эффекты наблюдались в диссертационной работе: в
сплавах легированных N и В происходило замедление роста зерен относительно бинарного
сплава Fe95,5C4,5.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
1.
В результате механосинтеза сплавов на основе Fe95,5C4,5, легированных Cr, Mn, Ni,
Si, B, N, происходит формирование наноструктур, в которых углерод распределен между
объемами нанозерен феррита и межзеренными сегрегациями. Характер распределения углерода
в механосинтезированных сплавах зависит от легирующего элемента: Cr, Si и B повышают
концентрацию С в феррите, Mn, Ni – понижают, N – не изменяет. Ni и В повышают
концентрацию С в сегрегациях, Сr – понижает, Mn, Si, N – не изменяют.
2.
В механосинтезированных сплавах на основе Fe95,5C4,5 более 90 % углерода
сосредоточено в межзеренных сегрегациях. Поэтому концентрация углерода в сегрегациях
определяется протяженностью границ, образующихся в наноструктуре при механосплавлении.
3.
На формирование нанозеренной структуры при механосплавлении значительное
влияние оказывает взаимодействие атомов углерода и легирующих элементов с дислокациями и
другими дефектами. Показано, что наиболее сильное уменьшение размеров зерен в
механосинтезированных сплавах по отношению к чистому железу происходит под влиянием
углерода. Cr, Mn, Si, N не приводят к существенному изменению размеров нанозерен, в то
время как Ni и B увеличивают эти размеры по сравнению с бинарным сплавом Fe95,5C4,5.
4.
Сегрегации углерода на границах зерен тормозят рост зерен при отжигах
механосинтезированных сплавов. Торможение роста зерен связано с уменьшением энергии
границ в результате образования сегрегаций. Эффективность торможения роста зерен зависит
от легирования. Наибольшая устойчивость сегрегаций и замедление роста нанозерен
наблюдаются в сплавах, легированных Si, Cr и В. Легирование Mn, Ni, N не приводит к
заметному увеличению устойчивости сегрегаций по сравнению с бинарным сплавом.
5.
Деформационные процессы, связанные с образованием дефектов упаковки,
играют существенную роль в формировании нанокристаллической структуры в сплавах на
основе Fe95,5C4,5 при механосплавлении. Углерод в наибольшей степени способствует
образованию дефектов упаковки. Cr, Mn, Si, N увеличивают вероятность их образования. Такие
элементы как Ni и B уменьшают их вероятность. Размеры нанозерен в сплавах находятся в
обратной зависимости от вероятности образования дефектов упаковки.
6.
Дислокационная структура механосинтезированных сплавов на основе Fe 95,5C4,5
зависит от состава сплавов. Легирование Cr увеличивает плотность дислокаций в два раза, а Si
19
– мало меняет ее по сравнению со сплавом Fe95,5C4,5. Легирование Si тормозит процессы
перераспределения дислокаций при отжигах сильнее по сравнению с легированием Cr.
Термическая стабильность наноструктур, состоящих из зерен феррита и
7.
зернограничных сегрегаций углерода, зависит от скорости образования цементита при отжигах.
Легирующие элементы влияют на эту скорость за счет изменения энтальпии образования
цементита и диффузионной подвижности элементов.
Легирование сплавов на основе Fe75C25 кислородом или азотом приводит к
8.
изменению последовательности образования карбидов при механосплавлении. Вместо Fe 3C
первыми
могут
образоваться
карбиды Fe5C2
или
Fe7C3. Изменение
типа карбида,
образующегося первым при механосплавлении, обусловлено влиянием легирующих элементов
на скорости образования конкурирующих фаз.
ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1.
Chen, Y.Z. Nanocrystalline Fe–C alloys produced by ball milling of iron and graphite /
Y.Z. Chen, A. Herz, Y.J. Li, C. Borchers, P. Choi, D. Raabe, R. Kirchheim // Acta Materialia. – 2013.
– V.61. – P.3172–3185.
2.
Ohsaki, S. Characterization of nanocrystalline ferrite produced by mechanical milling of
pearlitic steel / S. Ohsaki, K. Hono, H. Hidaka, S. Takaki //Scripta Materialia. – 2005. – V.52. – No.4.
– P.271-276.
3.
Hidaka, H. Ultra grain refining of steels and dissolution capacity of cementite by super-
heavy deformation / H. Hidaka, Y. Kimura, S. Takaki // Tetsu-to-Hagane (Journal of the Iron and Steel
Institute of Japan) (Japan). – 1999. – V.85. – No.1. – P.52-58.
4.
Ribarik, G. MWP-fit: a program for multiple whole-profile fitting of diffraction peak
profiles by ab initio theoretical functions / G. Ribarik, T. Ungar, J. Gubicza // Journal of Applied
Crystallography. – 2001. – V. 34. – No.5. – P. 669-676.
5.
Шелехов, Е.В. Пограммы для рентгеновского анализа поликристаллов / Е.В.
Шелехов, Т.А. Свиридова // Металловедение и термическая обработка металлов. – 2000. – №8. –
С.16-19.
6.
Aufrecht, J. The structure of nitrogen-supersaturated ferrite produced by ball milling / J.
Aufrecht, A. Leineweber, J. Foct, E.J. Mittemeijer // Philosophical. Magazine. – 2008. – V.88. –
P.1835–1855.
7.
Wagner, C.N.J. Diffraction from layer faults in bcc and fcc structures / C.N.J. Wagner,
A.S. Tetelman, H.M. Otte // Journal of Applied Physics. – 1962. – V.33. – P.3080–3086.
8.
Wriedt, H.A. The Fe-N (iron-nitrogen) system / H.A. Wriedt, N.A. Gokcen, R.H.
Nafziger // Bulletin of Alloy Phase Diagrams. – 1987. – V.8. – No.4. – P.355-377.
20
9.
Fasiska, E.J. Dilation of alpha iron by carbon / E.J. Fasiska, H. Wagenblast // AIME
MET SOC TRANS. – 1967. – V.239. – No.11. – P.1818-1820.
10.
Krivoglaz, M.A. Theory of X-ray and Thermal Neutron Scattering by Real Crystals /
M.A. Krivoglaz. // New York: Plenum Press. – 1969. – 405p.
11.
Елсуков, Е.П. Механически сплавленные порошки Fe(100–x)C(x); x = 5–25 ат. %.
I. Структура, фазовый состав и температурная стабильность / Е.П. Елсуков, Г.А. Дорофеев,
В.М. Фомин, Г.Н. Коныгин, А.В. Загайнов, А.Н. Маратканова // Физика металлов и
металловедение. – 2002. – Т.94. – №4. – С.43–54.
12.
Елсуков, Е.П. Механическое сплавление бинарных систем Fe-M (M = C, Si, Ge,
Sn): кинетика, термодинамика и механизм атомного перемешивания / Е.П. Елсуков, Г.А.
Дорофеев // Химия в интересах устойчивого развития. – 2002. – Т.10. – С.59-68.
13.
Волков, В.А. Влияние кремния на формирование фаз в механоактивированных
системах на основе Fe75C25. Механосинтез композитных состояний / В.А. Волков, А.А.
Чулкина, А.И. Ульянов, А.В. Протасов, Е.П. Елсуков // Физика металлов и металловедение. –
2012. – Т.113. – №1. – С.77–86.
14.
Ульянов, А.И. Структурное состояние и магнитные свойства легированного
марганцем цементита / А.И. Ульянов, А.А. Чулкина, В.А. Волков, Е.П. Елсуков, А.В. Загайнов,
А.В. Протасов, И.А. Зыкина. // Физика металлов и металловедение. – 2012. – Т.113. – №12. –
С.1201-1213.
15.
Чулкина, А.А. Фазовый состав, структурное состояние и магнитные свойства
нанокомпозитов состава (Fe,Cr)75C25: механосинтез, изохронные отжиги / А.А. Чулкина, А.И.
Ульянов, А.Л. Ульянов, И.А. Баранова, А.В. Загайнов, Е.П. Елсуков. // Физика металлов и
металловедение. – 2015. – Т.116. – №1. – С.21-30.
ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:
1.
Волков, В.А. Динамические равновесия фаз в процессах механосинтеза сплава
состава Fe72.6C24.5O1.1N1.8 / В.А. Волков, И.А. Елькин, А.В. Загайнов, А.В. Протасов, Е.П.
Елсуков // Физика металлов и металловедение. – 2014. – Т.115. – №6. – С.593–601.
2.
Волков, В.А. Влияние примесей кислорода и азота на состав фаз, образующихся
при механосплавлении в системе Fe-C / В.А. Волков, И.А. Елькин, А.В. Протасов, Е.П. Елсуков
// Материаловедение. – 2014. – №11. – С.17-23.
3.
Волков, В.А. Закономерности образования карбидных фаз при механосинтезе
сплава (Fe0.93Cr0.07)75C25 в сравнении с другими карбидообразующими процессами / В.А.
21
Волков, А.А. Чулкина, И.А. Елькин, Е.П. Елсуков // Физика металлов и металловедение. – 2016.
– Т.117. - №2. – С. 198-207.
4.
Волков,
В.А.
Исследование
зеренной
и
дислокационной
структуры
наноструктурных механосплавленных углеродистых сталей CMWP-методом / В.А. Волков,
И.А. Елькин, А.А. Чулкина // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2016. – Т.82. –
№5. – С.33-39.
5.
Волков, В.А. Распределение углерода между ферритом и пограничными
сегрегациями в модельных механосинтезированных порошковых наноструктурных сталях на
основе Fe – 1 мас. % C, легированных Cr, Mn, Ni, Si, N, B / В.А. Волков, И.А. Елькин, А.А.
Чулкина // Химическая физика и мезоскопия. – 2016. – Т.18. – №2. – С.248-256.
Публикации по материалам конференций:
Елькин, И.А. Новые возможности исследования тонкой структуры деформированных
материалов на основе анализа профилей рентгеновских дифракционных линий / И.А. Елькин,
В.А. Волков, А.А. Чулкина // Сборник трудов III Всероссийской научно-технической
конференции «Измерения, контроль и диагностика – 2014». – Ижевск: Изд. ИжГТУ. – 2014. –
С.246-252.
Публикации в других изданиях:
Волков, В.А. О роли аморфной фазы в процессах механосинтеза сплавов на основе
Fe75C25 легированных Si, O, N / В.А. Волков, А.А. Чулкина, И.А. Елькин, А.В. Протасов, Е.П.
Елсуков // Сборник трудов ФТИ УрО РАН. – 2012. – С. 108-117.
Публикации в тезисах докладов конференций:
1.
Елькин, И.А. Влияние условий механоактивации на формирование структурно-
фазовых состояний в сплаве Fe75C25 / И.А. Елькин, В.А. Волков // Сборник тезисов докладов IX
Всероссийской школы–конференции молодых ученых «КоМУ–2011». – Ижевск. – 2011. – С.
30-31.
2.
Елькин, И.А. О роли аморфной фазы в процессах механосинтеза сплавов на
основе Fe75C25, легированных O, N / И.А. Елькин, В.А. Волков, А.А. Чулкина, Е.П. Елсуков //
Сборник тезисов докладов XIII Всероссийской школы-семинара по проблемам физики
конденсированного состояния вещества «СПФКС-13». – Екатеринбург. – 2012. – С. 236.
3.
Елькин, И.А. Исследование эволюции дислокационной и зеренной структуры при
отжигах механосинтезированных модельных сталей / И.А. Елькин, В.А. Волков, А.А. Чулкина
22
// Сборник тезисов докладов Х Всероссийской школы-конференции молодых ученых «КоМУ2013». – Ижевск. – 2013. – С. 29-30.
4.
Елькин, И.А. Влияние примесей кислорода и азота на состав фаз, образующихся
при механосплавлении в системе Fe-C / И.А. Елькин, В.А. Волков, А.А. Чулкина, А.В.
Протасов, Е.П. Елсуков // Сборник тезисов докладов международного симпозиума «Физика
кристаллов 2013», посвященного 100-летию со дня рождения профессора М.П. Шаскольской. –
Москва. – 2013. – С. 69.
5.
Volkov, V.A. On the role of the amorphous phase in the mechanical alloying processes
in the Fe75C25 based alloys doped Si, O, N / V.A. Volkov, I.A. Elkin, A.A. Chulkina, A.I. Ulyanov,
A.V. Zagaynov, E.P. Yelsukov // Abstracts of IV International Conference “Fundamental Bases of
Mechanochemical Technologies”. – Novosibirsk. – 2013. – P. 219.
6.
Елькин, И.А. О новых возможностях исследования дислокационной структуры
металлических материалов по рентгеновским дифрактограммам / И.А. Елькин, В.А. Волков,
А.А. Чулкина // Сборник тезисов докладов XX Всероссийской научной конференции студентовфизиков и молодых ученых «ВНКСФ-20». – Ижевск. – 2014. – С. 553-554.
7.
Volkov, V.A. On the influence of interstitial elements (Oxygen and Nitrogen) on the
composition of the phases formed during mechanical alloying in the Fe-C based alloys / V.A. Volkov,
I.A. Elkin, A.V. Protasov, E.P. Yelsukov // Abstracts of VIII International conference on
Mechanochemistry and mechanical alloying. – Krakow. – 2014. – P. 90.
8.
Елькин, И.А. Исследование формирования тонкой структуры модельных сталей
во время механического сплавления и при отжигах / И.А. Елькин, В.А. Волков, А.А. Чулкина //
Сборник
тезисов
XV
Всероссийской
школы-семинара
по
проблемам
физики
конденсированного состояния вещества «СПФКС-15». – Екатеринбург. – 2014. – С. 130.
9.
Елькин,
И.А.
Исследование
дислокационной
структуры
металлических
наноструктурированных материалов по рентгеновским дифрактограммам / И.А. Елькин, В.А.
Волков, А.А. Чулкина // Сборник тезисов VI международной конференции «Кристаллофизика и
деформационное поведение перспективных материалов» посвященной 90-летию со дня
рождения профессора Ю.А. Скакова. – Москва. – 2015. – С. 122.
23
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа