Plasticity of materials determined by the indentation method = Пластичність матеріалів, що визначається методом індентування

У даному огляді розглянуто розвиток методів визначення пластичності матеріалів індентуванням. Розроблення способів визначення пластичності матеріалів за допомогою методу індентування засновано на використанні фундаментальних уявлень фізики міцності та пластичності. Суттєвий розвиток цих способів став можливим після введення нової характеристики пластичності <$Edelta sup * ~=~epsilon sub p "/" epsilon sub t>, де <$Eepsilon sub p> - пластична деформація, а <$Eepsilon sub t> - загальна деформація. Ця характеристика пластичності відповідає сучасним фізичним визначенням пластичності на відміну від подовження до руйнування <$Edelta>, яке широко використовується. Нова характеристика пластичності легко визначається за допомогою стандартного визначення твердості алмазними пірамідальними інденторами за сталого навантаження P (позначається <$Edelta sub H>) і за інструментального наноіндентування (позначається <$Edelta sub A>); при цьому <$Edelta sub H ~symbol Ы~delta sub A>. Суттєвою перевагою нової характеристики пластичності є можливість визначення її як для металів, так і для крихких за стандартних механічних випробувань матеріалів, включаючи кераміку, тонкі шари та покриття. У розвиток уявлень про теоретичну міцність введено уявлення про теоретичну пластичність за бездислокаційного та дислокаційного механізмів деформації. У ряді робіт встановлено кореляцію <$Edelta sub H> з електронною будовою матеріалу та його фізичними властивостями. Показано, що параметер Тейбора C (<$EC~=~HM "/" sigma sub S>, де HM - твердість за Мейєром, <$Esigma sub S> - межа плинності) легко розраховується за <$Edelta sub H>. Тому індентування уможливлює нині достатньо просто визначити не тільки твердість, а й пластичність і межу плинності матеріалів. Таким чином, індентування стало простим методом визначення комплексу механічних властивостей матеріалів у широкому температурному інтервалі з використанням зразка у вигляді металографічного шліфа.

Effect of microstructure, deformation mode and rate on mechanical behaviour of electron-beam melted Ti - 6Al - 4V and Ti - 1,5Al - 6,8Mo - 4,5Fe alloys = Вплив мікроструктури, способу та швидкості деформації на механічну поведінку стопів Ti - 6Al - 4V та Ti - 1,5Al - 6,8Mo - 4,5Fe, виготовлених електронно-променевим топленням

На прикладі двох промислових економно легованих титанових стопів, - мало легованого <$Ealpha~+~beta>-стопу Ti - 6Al - 4V (мас.%) і метастабільного <$Ebeta>-стопу Ti - 1,5Al - 6,8Mo - 4,5Fe, виготовлених одноразовим електронно-променевим топленням з проміжною ємністю, вивчено вплив формованої за подальших (термомеханічного та термічного) оброблянь мікроструктури на механічну поведінку (виражену через енергію деформації UD) під час випробувань з різними швидкостями деформації та балістичну стійкість. Встановлено, що найменша залежність UD від швидкості деформації відповідає стопу Ti - 6Al - 4V, відпаленого за температури двофазної <$Ealpha~+~beta>-області, в той час як цей же стоп із пластинчастою мікроструктурою (після відпалювання в однофазній <$Ebeta>-області), як і стоп Ti - 1,5Al - 6,8Mo - 4,5Fe у різних структурних станах, характеризується інтенсивним пониженням величини UD з ростом швидкості деформації. Окрім того, тільки відпалений за температури двофазної <$Ealpha~+~beta>-області матеріал після випробувань на триточковий вигин характеризувався тим, що для кожної швидкості деформації величина UD дорівнювала сумі аналогічних характеристик, одержаних випробуваннями на розтягання та стискання. Під час наступних балістичних випробувань пластин цих стопів різної товщини було встановлено, що найліпша балістична стійкість відповідає матеріалам, які характеризуються великими значеннями UD та меншою її чутливістю до швидкості деформації. Детально обговорено пошкодження стопів під час випробувань різних типів з точки зору ймовірних механізмів деформації та руйнування.

Modification of structure and surface properties of hypoeutectic silumin by intense pulse electron beams = Модифікація структури та властивостей поверхні доевтектичного силуміну інтенсивними імпульсними електронними пучками методами сучасного фізичного матеріалознавства

Виконано аналіз структурно-фазових станів, трибологічних і механічних властивостей доевтектичного силуміну, що піддається електронно-пучковому обробленню (ЕПО) за наступних пара метрів пучка: густина енергії - 10 - 35 Дж/см<^>2, тривалість імпульсу - 10 мкс, кількість імпульсів - 3, частота проходження - 0,3 Гц. У початковому стані структуру силуміну сформовано зернами твердого розчину на основі алюмінію, зернами евтектики, включеннями кремнію й інтерметалідів різної форми та розмірів. ЕПО з густиною енергії у 20 - 35 Дж/см<^>2 призводить до топлення поверхневого шару, розчинення включень кремнію й інтерметалідів, формування структури високошвидкісної коміркової кристалізації, повторного виділення частинок другої фази субмікронанорозмірного діапазону. Середній розмір осередків кристалізації - 0,3 - 0,5 мкм у поверхні опромінення та 0,4 - 0,8 мкм на нижній межі шару з комірчастою структурою. Виконано аналіз градієнтних структурно-фазових станів на глибині до 120 мкм. В шарі, розташованому на глибині понад 15 мкм, виявлено формування субмікронних зерен пластинчастої евтектики. Поперечні розміри пластин евтектики змінюються в межах від 25 нм до 50 нм. Показано, що нанотвердість опроміненого силуміну змінюється немонотонним чином, сягаючи максимального значення, що перевищує твердість вихідного стану в <$Esymbol Ы~4> рази на глибині <$Esymbol Ы~30> мкм. В шарі, прилеглому до поверхні опромінення (тобто розташованому на глибині <$Esymbol Ы~5> мкм), величина твердості перевищує твердість литого силуміну в <$Esymbol Ы~1,6> разу. Надано фізичну інтерпретацію спостережуваних змін структури та властивостей у разі опромінення.

Концентраторы напряжений в металлических материалах в условиях всестороннего сжатия

В предложенной модели в терминах современных представлений механики и физики твердого тела и физики металлов рассмотрены особенности поведения моно- и поликристаллических состояний металлических материалов в условиях всестороннего сжатия при наличии в них двух типов модельных концентраторов напряжений - вычитания и внедрения, являющихся аналогами большинства их представителей в реальных изделиях. Продемонстрированы особенности поведения концентраторов, последовательность изменения их количества и мощности в зависимости от давления и их устойчивости в образцах шаровидной формы с указанием различий в процессах роста и релаксации напряжений в вершинах, регламентирующих действие известных механизмов релаксации. Предсказано существование критических точек на оси изменения давления, ограничивающих как в моно-, так и в поликристаллическом состояниях коллективное действие вакансионного и дислокационного механизмов пластических релаксаций с переходом по мере повышения давления к накоплению только точечных дефектов внедрения, способствующих значительному росту потенциальной энергии атомов в условиях упругого уменьшения параметра кристаллической решетки, идущего с опережающим темпом в ближайшем окружении стабильных концентраторов. Рассмотрены приоритеты и особенности участия концентраторов в формировании гидродинамического состояния материалов. Модель позволяет объяснять большинство экспериментальных результатов, связанных с поведением механических свойств материалов после их обработки давлением в условиях всестороннего сжатия, а также предсказывает вероятность формирования новых структурных состояний в условиях быстрого уменьшения давления от некоторого критического значения.

Вторично-ионная эмиссия: матричный эффект

Описана физическая природа зависимости вероятности ионизации распыленных атомов от атомной и электронной структур металлической мишени, бомбардируемой ионами нейтральных газов (матричный эффект). Проведен систематический анализ литературных данных и результатов авторов данного обзора, полученных при исследовании вторичной ионной эмиссии (ВИЭ) чистых металлов, разбавленных твердых растворов и концентрированных сплавов. Практическая важность таких исследований обусловлена тем, что явление ВИЭ является основой уникального метода химического, изотопного и физико-химического анализа не только металлических материалов, но также полупроводников и органических веществ. Установлена высокая чувствительность ВИЭ к изменению сил межатомного взаимодействия и параметров электронной структуры. Систематические данные по "эффекту матрицы" в эмиссии вторичных ионов могут быть основой создания уникального количественного метода определения энергии связи различных атомов в составе многокомпонентных материалов.

From nanomaterials and nanotechnologies to the alternative energy = Від наноматеріалів і нанотехнологій до альтернативної енергетики

Питання використання альтернативних джерел енергії в різних областях промисловості та у побуті набуває все більшої актуальності. Це зумовлено тим, що виснажуються джерела вуглеводневої сировини й, одночасно з цим, використання вуглеводнів призводить до погіршення екологічної обстановки та забруднення навколишнього середовища. Серед різних можливих джерел відновлюваної енергії сонячна та воднева енергії вважаються найбільш перспективними. Головною перешкодою на шляху їх широкого використання та поширення вважається відсутність матеріалів, які можуть ефективно перетворювати енергію Сонця та водню в електрику й тепло. Основними вимогами до таких матеріалів є висока енергетична місткість, структурна стабільність і низька ціна. Ці властивості притаманні нанокристалічним матеріалам; тому саме їм присвячено численні дослідження останніх десятиліть. У даному огляді увагу приділено трьом видам нанокристалічних об'єктів, що представляють найбільший інтерес для енергетики, а саме, сонячним елементам, літій-іонним батареям і твердотільним накопичувачам водню. Розглянуто їх структурні особливості, технології виготовлення, а також взаємозв'язок між структурою й енергетичною місткістю. Проаналізовано стан і перспективи використання нанокристалічних структур у відновлюваній енергетиці.

Materials science aspects of FePt-based thin films' formation = Матеріалознавчі аспекти формування тонких плівок на основі FePt

Мета огляду - аналіз основних фізико-матеріалознавчих методів досягнення наперед заданих властивостей нанорозмірних плівкових матеріалів на основі FePt. Досягнення таких властивостей потрібне задля промислового використання даних матеріалів як середовища магнітного запису та зберігання інформації з надвисокою щільністю. Наведено результати досліджень, в яких розглядаються різноманітні підходи до вирішення таких завдань, як зменшення температури впорядкування, формування потрібної кристалографічної орієнтації зерен впорядкованої фази, підвищення коерцитивної сили та забезпечення можливості контрольованої зміни намагнітованості даних матеріалів.

Упругопластический инвариант деформации металлов

Рассмотрена основная характеристика развития локализованного пластического течения, - упругопластический инвариант деформации, - на примере деформации девятнадцати различных металлов. Показано, что распределение экспериментально получаемых значений инварианта подчиняется нормальному закону распределения. Рассмотрена природа инварианта и ее следствия, которые описывают наиболее важные закономерности развития локализованного пластического течения. Установлено, что из уравнения инварианта могут быть получены основные характеристики автоволновых процессов развития локализованной пластичности, например, скорость и дисперсия автоволн. Могут быть рассчитаны соотношения между масштабами развития локализованной пластичности, а также зависимость длины автоволны от структурных параметров материала. Установлена связь измеряемой величины инварианта с положением исследуемого металла в Периодической системе элементов (Менделеева).

The analysis of morphological stability of a recrystallization front = Аналіз морфологічної стабільності фронту перекристалізації

Виконано узагальнення теоретичної інформації щодо закономірностей перетворення конверсійного фронту ха фазових реакцій. Розглянуто теорію концентраційного переохолодження, основою якого є дифузійний перерозподіл компонентів стопу в розтопі поблизу межі кристалізації. Вивчено механізми трансформації плаского фронту кристалізації та перекристалізації в комірковий і дендритний. Розглянуто питання нестійкості міжфазової межі у процесі фазових перетворень. Проведено аналіз впливу легувальних елементів на морфологію фронту перетворення. Розглянуто умови морфологічної стабільності фронту перекристалізації у високолегованих залізних стопах у процесі хіміко-термічного оброблення. Встановлено, що трансформація фронту перетворення здійснюється під дією концентраційних градієнтів, спричинених перерозподілом основних легувальних елементів попереду фронту перекристалізації.

Features of investigations of multilayer nitride coatings based on Cr and Zr = Особливості досліджень багатошарових нітридних покриттів на основі Cr і Zr

У стислому огляді літературних даних узагальнено результати досліджень структури та властивостей наномасштабних багатошарових покриттів тяжкотопких металів на основі Zr та Cr, одержаних за допомогою методів вакуумно-дугового осадження катоди. Проведено порівняльну аналізу мікроструктури та властивостей композиційних покриттів ZrN/CrN, залежно від умов осадження (постійного негативного потенціалу підложжя, імпульсного високовольтного потенціалу зміщення, парціального тиску, швидкості потоку робочого газу) та періоду модуляції багатошарової структури. Виявлено загальні закономірності, що полягають у наявності стовпчастої структури та текстури росту. Показано, що для досліджуваних покриттів має місце переважна орієнтація (111). Визначено умови одержання поліпшених фізико-механічних і трибологічних властивостей покриттів.

Secondary ion emission during the proton bombardment of metal surfaces = Вторинна йонна емісія при бомбуванні металевих поверхонь протонами

В огляді проаналізовано результати досліджень закономірностей і особливостей вторинної іонної емісії у разі бомбардування металевих поверхонь найлегшими іонами та протонами, що мають найнижчі коефіцієнти розпорошення і, отже, спричиняють мінімальну ерозію досліджуваної поверхні. Інтерес до вивчення закономірностей та особливостей протонної мас-спектрометрії зумовлено пошуком нових фізичних можливостей підвищення виходу вторинних іонів з метою поліпшення аналітичних характеристик методу мас-спектрометрії вторинних іонів. Наведено результати порівняльного систематичного дослідження процесів емісії вторинних іонів перехідних металів, бінарних стопів і сполук, що відрізняються електронною структурою, фазовим і стехіометричним складами, у разі бомбардування протонами та іонами Аргону. Достовірно встановлено, що процеси вторинної іонної емісії у разі бомбардування протонами мають основні закономірності, виявлені під час бомбардування іонами інертних газів, у частині залежності від атомового номеру металів і концентраційних співвідношень у бінарних стопах і сполуках, але принципово відрізняються аномально високою ймовірністю іонізації частинок, розпорошених з металевих мішеней. Показано, що у разі бомбардування протонами багатокомпонентних мішеней спостерігається зменшення структурних, фазових та інших матричних ефектів, суттєвих у разі бомбардування іонами інертних газів. Ефекти посилення вторинної іонної емісії під впливом адсорбції та імплантації гідрогену з бомбардувального пучка протонів пов'язано з утворенням поверхневих зв'язків Ме - H і кількісно пояснено в межах моделей, що враховують розрив хімічних зв'язків атомів металу й адсорбату у процесі розпорошення та подальшої іонізацїї розпорошуваних атомів металу.

Мультимасштабне моделювання самоорганізації нерівноважних точкових дефектів в опромінюваному alpha-цирконії

Детально досліджено чистий цирконій з нерівноважними точковими дефектами, які продукуються опроміненням, в межах схеми мультимасштабного моделювання з використанням квантово-механічних методів, молекулярної динаміки та методів Монте-Карло, заснованих на Ланжевеновій динаміці. В межах розрахунків з перших принципів досліджено структурні, електронні та енергетичні властивості чистого цирконію з ізольованими вакансіями та їх кластерами. Обговорено зміну параметрів гратниці у чистому цирконії з різною концентрацією ізольованих вакансій і різними конфігураціями бі- та тривакансій. Встановлено енергію формування ізольованої вакансії у чистому цирконії. Проаналізовано стабільність невеликих кластерів вакансій, що містять бівакансії, які характеризуються різними віддалями між двома вакансіями, та тривакансії різної конфігурації. Одержано розподіл електронної густини, енергетичний спектр і поверхню Фермі для чистого цирконію з ізольованою вакансією. Встановлено залежність енергії Фермі кристалу цирконію, елементарна комірка якого містить кластер вакансій, від кількости вакансій у кластері. В межах використання методів моделювання молекулярної динаміки вивчено процеси утворення, розвитку та відпалу каскадів пошкоджень за різних значеннях енергії первинно вибитого атома, напрямках його руху та температури в кристалах чистого цирконію. Детально досліджено статистичні та геометричні властивості каскадів. Показано можливість каналювання у разі розвитку каскадів, що призводить до утворення краудіонів. Встановлено зміну статистичних властивостей кристалу цирконію під час створення каскаду. Проаналізовано зміну енергії формування точкових дефектів і вакансійних комплексів у разі зміни температури зразка. Вивчено просторову самоорганізацію ансамблю точкових дефектів у <$Ealpha>-цирконії, опроміненому швидкими нейтронами за допомогою теорії реакційних швидкостей. Тут враховано еластичні властивості середовища за наявности дефектів і динаміку густини стоків. Розглянуто динаміку системи з однорідним розподілом точкових дефектів і просторово розподілену систему за різних режимів опромінення (шляхом зміни температури опромінення та швидкости дефектоутворення). Встановлено умови реорганізації нерівноважних вакансій, що продукуються внаслідок опромінення, у кластери. Досліджено розподіл пружніх полів у разі самоорганізації вакансійного ансамблю у чистому цирконії за умови зсувної і циклічної деформації та вивчено вплив опромінення на напружено-деформований стан цирконію.

Fabrication of nanosize films on the base of scutterudite CoSb₃ for thermoelectric devices = Виготовлення нанорозмірних плівок на основі скутерудиту CoSb₃ для термоелектричних приладів

Встановлено закономірності термостимульованого формування фазового складу та структури плівок на основі скутерудиту CoSb3, осаджених за методом вакуумної конденсації, а також досліджено вплив чинника нанорозмірності на їх термоелектричні властивості. Вивчено вплив температури підкладинки та фізико-технологічних параметрів (температура, тривалість, середовище) термічного оброблення на фазовий склад, структуру, рівень механічних напружень і термоелектричні властивості плівок CoSbx товщиною у 30 нм (<$E1,8~symbol Г~x~symbol Г~4,2>; 65 - 81 ат.% Sb). Визначено, що зміна температури підкладинки під час осадження нанорозмірних плівок Co - Sb у концентраційному інтервалі 65 - 81 ат.% Sb уможливлює ргулювання структурного стану. Під час осадження на підкладинки за кімнатної температури формується рентгеноаморфний стан з розширеною областю існування фази CoSb3 75 - 80 ат.% Sb після кристалізації за подальшого нагрівання. У разі збільшення температури підкладинки до <$E200~symbol Р roman C> утворюється кристалічний стан, і закономірності формування фазового складу в плівках Co - Sb характеризуються послідовністю, яка аналогічна діаграмі фазової рівноваги станів для масивної системи Co - Sb з утворенням фази CoSb3 при <$Esymbol Ы~75> ат.% Sb. Встановлено, що плівки на основі CoSb3 термічно стабільні до <$Esymbol Ы~300~symbol Р roman C>. Термічне оброблення плівок Co - Sb з концентрацією Sb 65 - 81 ат.% як у вакуумі, так і в атмосфері азоту за температур вище <$E300~symbol Р roman C> призводить до перебігу фазових перетворень і зміни структури за схемами: <$Eroman {CoSb sub 3 ~+~Sb~symbol О~CoSb sub 3 }> (за <$E300~symbol Р roman C>), <$Eroman {CoSb sub 3 ~symbol О~CoSb sub 3 ~+~CoSb sub 2 }> (за <$E400~-~500~symbol Р roman C>), <$Eroman {CoSb sub 2 ~symbol О~CoSb sub 2 ~+~CoSb}> (за <$E500~-~600~symbol Р roman C>) внаслідок зростаючої зі збільшенням температури відпалювання здатности атомів Sb до сублімації як з рентгеноаморфного або кристалічного станів, так і з антимонідів кобальту CoSb2 і CoSb3. Визначено, що наявність чинника нанорозмірності (однофазної кристалічної структури скутерудиту CoSb3 з розширеною областю існування у плівці з підвищеною структурною дефектністю за рахунок сублімації сурми і зменшення розміру зерен) зумовлює підвищення коефіцієнта термоелектричної ефективности плівок Co - Sb у <$Esymbol Ы~8> разів у порівнянні з масивним матеріалом. Це має практичну значимість у разі використання цих матеріалів для забезпечення автономним живленням малопотужних електронних пристроїв і під час створення плівкових холодильників в елементній базі нанорозмірного діапазону для комп'ютерної техніки та інфрачервоних давачів.

Post-irradiation modulation of distribution of interacting vacancies in the elastically anisotropic b.c.c. crystals = Модулювання розподілу взаємодійних вакансій у пружньо анізотропних ОЦК-кристалах після опромінення

Розглянуто спинодальний механізм можливого формування надгратниці нанопор в об'ємно-центрованому кубічному (ОЦК) кристалі після опромінення. Проаналізовано критерій формування модульованої структури із взаємодійних вакансій у пружньо анізотропних ОЦК-кристалах. Оцінено залежність періоду модульованої структури розчину вакансій в ОЦК-Mo та ОЦК-Fe від температури. Як показано, у випадку позитивного фактора анізотропії пружності (<$Exi~>>~0> для Mo, Nb, W) модульовані структури можуть бути сформовані в напрямку [111], а у випадку негативного фактора анізотропії пружности (<$Exi~<<~0> для ОЦК-Fe) модульовані структури можуть бути сформовані в напрямку [100]. Період модульованої структури у просторовому розподілі вакансій, утвореної через спинодальний механізм (у закритій системі вакансій), зростає з температурою і визначається ентропійним чинником, "(електро)хімічною" взаємодією вакансій і пружніми властивостями ОЦК-кристалу.

Correlation between surface tension, work of adhesion in liquid metals/ceramic systems, and acoustic parameters = Кореляція між поверхневим натягом, роботою адгезії у системах рідкі метали/кераміка та акустичними параметрами

Продемонстровано кореляцію між акустичними швидкостями V, пружніми модулями M, густинами <$Erho> та поверхневим натягом <$Esigma sub m>, а також роботою адгезії Wad різних рідких металів на фіксованій кераміці. Використано обчислювальну програму для сканувального акустичного мікроскопу (САМ) за умов, що є сприятливими задля генерування акустичних хвиль. Виявлено, що для конкретних систем усі досліджені акустичні параметри демонструють хорошу залежність від поверхневого натягу та роботи адгезії. Аналіз та кількісне визначення результатів призвели до встановлення напівемпіричних формул. Одержані вирази мають наступний вигляд: <$Eroman log~(V sub i )~=~0,49~log~( sigma sub m "/" rho sub sm )~+~B sub i>, <$E M~=~A sub m sigma sub m>, <$EW sub ad ~=~C sub i V sub i> і <$EW sub ad ~=~ xi (M "/" rho sub sm ) sup {1 "/" 2}~+~D sub c>, де Ai, Bi, Ci, Am, <$Exi> і Dm є характеристичними значеннями швидкостей і модулів пружності, ніжні індекси m відносяться до модулів пружності (Юнга чи зсуву), а індекси i = L, T, R - до поширюваних поздовжніх, поперечних або Релейових хвиль. Важливість одержаних формул полягає у можливості передбачення поверхневого натягу та роботи адгезії меж поділу метал/кераміка, залежно від пружніх і акустичних характеристик.

Effect of cyclic martensitic gamma-epsilon-gamma transformations on diffusion characteristics of carbon in an iron-manganese alloy = Вплив циклічних мартенситних перетворень gamma-epsilon-gamma на дифузійні характеристики карбону в залізомангановому стопі

За допомогою методу радіоактивних ізотопів досліджено дифузійні характеристики карбону у метастабільному залізомангановому стопі Г18С2, наклепаному циклічними мартенситними перетвореннями <$Egamma - epsilon - gamma> (ГЦК-ГЩП-ГЦК). Показано, що інтенсифікація процесу транспорту карбону у стопі, фазонаклепаному <$Egamma - epsilon - gamma>-перетвореннями, визначалася двома незалежними механізмами: атермічним, який реалізовувався за рахунок генерації поля напружень у процесі мартенситних перетворень, і термоактивованим, який реалізовувався у процесі наступного дифузійного відпалення за рахунок дії малокутових субмеж та одновимірних і двовимірних дефектів кристалічної будови ГЦК-аустеніту і ГЩП-<$Eepsilon>-мартенситу, що формувалися в результаті цих перетворень. Після багаторазових циклів <$Egamma - epsilon - gamma>-перетворень коефіцієнт дифузії карбону за низьких температур (<$E100~-~350~symbol Р roman C>) підвищувався на понад 3 порядки. При цьому коефіцієнт за температури у <$E325~symbol Р roman C> відповідав коефіцієнту стаціонарної дифузії за <$E900~symbol Р roman C>. Максимальний приріст коефіцієнта дифузії карбону спостерігали під час збільшення кількості термоциклів до 100, коли фіксували основний приріст густини дефектів будови. Додатковим чинником зміни дифузійних характеристик карбону у фазонаклепаному стопі є зміна фазового складу як у результаті <$Egamma - epsilon - gamma>-циклування, так і у процесі наступного дифузійного відпалення.

Макроскопические квантовые эффекты в доменных границах одноосных ферромагнитных пленок с сильной магнитной анизотропией

Проведен обзор квантовых эффектов (туннелирование, надбарьерное отражение, осцилляции), которые имеют место для наноразмерных элементов внутренней структуры доменных границ (вертикальные линии и точки Блоха) в ферромагнитных пленках с сильной одноосной магнитной анизотропией. Определены условия реализации этих явлений. На основе квантовых свойств пары однополярных вертикальных блоховских линий в доменной границе полосового магнитного домена предложен новый тип ячейки памяти "бит + кубит" для перспективного запоминающего устройства с гибридной формой записи информации.

Nitriding in a helicon discharge as a promising technique for changing the surface properties of steel parts = Азотування у геліконному розряді як перспективний метод змінення поверхневих властивостей крицевих деталей

Розглянуто основні типи сучасних технологій азотування, їх переваги та недоліки. Запропоновано інноваційну технологію іонного азотування у плазмі високочастотного геліконного розряду для зміцнення поверхні та приповерхневих шарів деталів, які працюють за умов тертя ковзання. Експериментально встановлено зміцнення поверхневих і приповерхневих шарів крицевих зразків за допомогою методу іонного азотування у геліконному розряді, який (у широкому діапазоні параметрів функціонування) уможливлює вплив на перебіг процесу дифузійного насичення атомами Нітрогену. Наведено результати міряння мікротвердості за глибиною азотованих зразків криці (С45 за європейським маркуванням криць). Показано можливість регулювання градієнта триботехнічних властивостей деталей тертя шляхом зміни параметрів технологічного процесу іонного азотування у геліконному розряді.

Determinism of the symmetry of a single-crystalline surface of interface at obtaining 0D- and 2D-structures of noble metals and indium on silicon = Детермінізм симетрії монокристалічної поверхні межі поділу при одержанні 0D- і 2D-структур шляхетних металів та індію на кремнії

Досліджено питання "квантової інженерії" вирощування плівок срібла на напівпровідникових підкладинках, яке уможливлює одержання нових форм речовини. Наведено результати з енергетичної дисперсії електронних станів у епітаксіальних плівках Ag(111), одержаних на Si(001) та Si(111). Пояснено розщеплення зон і наведено результати аналізу поверхневих станів за Шоклі. Детально проаналізовано надструктури, які утворюються на поверхні моношарових наноструктур срібла. Здійснено детальний аналіз енергетичних станів квантових ям шляхетних металів. Досліджено механізм формування нанорельєфу шляхетного металу на поверхнях (111) і (110) монокристалу Si за багатостадійного термічного напорошення. Симетрія поверхні інтерфейсу монокристалічної площини кремнію Si (111) <$E7~times~7> є детермінувальною у механізмі росту гексагонально-пірамідальних структур міді, срібла та золота. Досліджено морфологічні особливості поверхні індію за його термічного нанесення на поверхні Si(111) і Si(110). Спостережено утворення кластерів правильної кубічної форми, що свідчить про формування нанокристалів In. Утворення нанокластерів In (розміром у <$Esymbol Ы~10> нм) на поверхні Si(111) і подальше змінення морфології поверхні монокристалу модифікують розраховані криві густини електронних станів.

Effect of cyclic martensitic gamma-epsilon transformations on diffusion characteristics of cobalt in an iron-manganese alloy = Вплив циклічних мартенситних gamma-epsilon-перетворень на дифузійні характеристики кобальту в залізомангановому стопі

В огляді проаналізовано результати експериментальних досліджень впливу циклічних мартенситних перетворень (МП), - прямих <$Egamma - epsilon> (ГЦК - ГЩП) і зворотніх <$Eepsilon - gamma> (ГЩП - ГЦК), - на дифузійні характеристики атомів Co у залізомангановому стопі Г18С2 (Fe - 18,3 ваг.% Mn - 2,1 ваг.% Si) з низькою енергією дефектів пакування (ДП). З використанням радіоактивних ізотопів за допомогою методу авторадіографії та пошарового аналізу показано, що суттєва інтенсифікація рухливості атомів Co <$Egamma~symbol Л~epsilon> перетвореннями визначається двома різними незалежними механізмами: власне МП за рахунок дії циклічних знакозмінних внутрішніх напружень (атермічний механізм) і механізмом термічно активованої дифузії в області дефектів кристалічної будови, що сформувалися в процесі <$Egamma - epsilon>- і <$Eepsilon - gamma>-перетворень. Проаналізовано можливість транспорту атомів Co атермічним механізмом у процесі циклічних мартенситних перетворень (ЦМП) за рахунок переміщення міжвузлових атомів та їх комплексів вздовж щільнопакованих площин <$E(111) sub gamma> і <$E(001) sub epsilon> у кристалічних гратницях ГЦК-аустеніту та ГЩП-мартенситу відповідно (краудіонний механізм). При цьому враховувалася властивість краудіонних комплексів рухатися зі швидкістю, що перевищує швидкість звуку в кристалі, у полі високих внутрішніх напружень, які виникають у разі високошвидкісної деформації аустеніту в процесі МП. З використанням рентгенівських методів на монокристалічних і полікристалічних зразках показано можливість нагромадження у процесі ЦМП таких дефектів кристалічної, будови як дезорієнтація кристалічної гратниці фрагментів і хаотичних дефектів пакування (ХДП). Інтенсифікація дифузійних процесів у фазонаклепаному стопі за механізмом термічної активації пов'язується із підвищенням рухливости атомів Co в області нагромаджених дефектів кристалічної будови. Аналіз закономірностей нагромадження дефектів будови різного типу за підвищення ступеня фазового наклепу уможливив визначення певної послідовности їх впливу на дифузійну рухливість атомів Co. Результати дослідження суттєво розширюють фізичні уявлення стосовно дифузії атомів заміщення в стопах з розвинутою системою дефектів кристалічної будови різного типу (дислокацій, малокутових субмеж фрагментів, висококутових меж зерен, меж деформаційних двійників, ХДП). Одержані нові експериментальні результати можуть бути використані для розроблення моделі дифузії в області лінійних і площинних дефектів за низьких температур (нижче половини точки топлення). Окреслено перспективу практичного використання закономірностей інтенсифікації дифузії для оптимізації режимів технологічних хіміко-термічних процесів. Суттєве пришвидшення (за допомогою ЦМП) дифузії атомів заміщення за низьких температур відкриває нові додаткові можливості технології дисперсійного твердіння.