Розподіл атомів і ефект пам"яті форми в твердих розчинах на основі Fe-Mn - Автореферат

Національна академія наук УкраїниЗахист відбудеться “02” листопада 2005 р. о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.26.168.01 при Інституті металофізики НАН України за адресою: 03680, м. Вчений секретар спеціалізованої вченої ради доктор фізико-математичних наук Піщак Вадим Каспарович. хімічний аустеніт сплав Показано, що окрім відомих ефектів кремнію в Fe-Mn сплавах: зменшення енергії дефектів упаковки, зниження температури Неєля, підвищення межі текучості аустеніта - істотний вплив на оборотність пластичної деформації має розподіл атомів марганцю у вигляді атомних кластерів. Показано, що, сприяючи ближньому атомному упорядкуванню, легування кремнієм викликає кластерування атомів марганцю в обробленому на твердий розчин аустеніті сплаву FEMNCRNI, збільшуючи об?ємну долю кластерів та їх розмір. Легування сплаву FEMNCRNIS5 азотом сприяє ближньому атомному упорядкуванню, а вуглецем - кластеруванню, і відповідно зменшує або збільшує розмір і обємну долю кластерів в ГЦК твердому розчині.Сплави з ЕПФ на основі заліза - Fe-Mn-Si, Fe-Ni-Co-Ti, Fe-Cr-Ni системи можуть бути альтернативою сплавам на основі Ni-Ti, міді, внаслідок істотно меншої вартості виготовлення зливків (» $500 за тону [Baruj 2004]). З метою знайти відповідь на поставлені питання робота націлена на дослідження змін у розподілі атомів у ГЦК фазі та фазовому складі на субмікро-та мікрорівнях після легування елементами, які підвищують в.д. у сплавах на основі Fe-Mn: кремнієм, кремнієм та азотом кремнієм та вуглецем. Вперше показано, що кремній істотно впливає на розподіл атомів марганцю в ГЦК-твердому розчині на основі Fe-Mn, а саме, в масштабах до 5 нм сприяє розшаруванню твердого розчину на основі Fe-Mn при температурах 873 К-1373 К, прискорюючи виділення кластерів атомів Mn. Отримані дані про вплив кремнію на температурну стабільність Fe-Mn аустеніту мають важливе практичне значення, оскільки дозволяють фізично обґрунтовано розробляти сплави з памяттю форми на основі системи Fe-Mn-Si оминаючи принципові технічні перешкоди, а саме уникнути крихкості сплавів шляхом підбору концентрацій марганцю і кремнію. Запропоноване пояснення впливу легування кремнієм на утворення тонкошарової морфології ГЦК і ГЩУ фаз в Fe-Mn сплавах дозволяє обґрунтовано запропонувати для поліпшення функціональних властивостей термомеханічну обробку (старіння при 873 К в механічно-напруженому стані), яка раніше не застосовувалася для сплавів даної системи, проте успішно використовувалась для покращення ЕПФ в полікристалах Ni-Ti.% сплавів системи Fe-Mn покращує хімічну однорідність ГЦК твердого розчину в діапазоні розмірів прямого простору 5-40 нм, що можна пояснити ближнім впорядкуванням атомів Fe і Si. В той же час методом спінового резонансу електронів провідності знайдено, що легування кремнієм збільшує концентрацію електронів провідності і водночас сприяє утворенню суперпарамагнітних кластерів. Базуючись на встановленій в попередніх дослідженнях кореляції між концентрацією електронів провідності і ближнім атомним упорядкуванням, що узгоджується із спостереженим в даному дослідженні покращенням хімічної однорідності г-твердого розчину при легуванні кремнієм, прискорення кластерування інтерпретовано як результат витіснення атомів марганцю із твердого розчину завдяки збільшенню атомних зв?язків Fe-Si. Вона збільшується від 400 атомів у сплаві Mn17Cr9Ni4 до 800 атомів завдяки легуванню 5% кремнію. Старіння сплавів Fe-Mn(17-31)Si(5-6)(CRNI) при Т=673-923 К спричиняє гомогенний розпад ГЦК твердого розчину з утворенням дисперсної фази в-Mn, котра зафіксована методом дифракційної електронної мікроскопії на просвічення.