СОДЕРЖАНИЕ

Воздействие потоков энергии на материалы

С. Г. Быстров, С. М. Решетников, А. А. Колотов, В. Я. Баянкин

Изменение состава и коррозионно-электрохимических свойств хромоникелевой стали 03Х18Н11

при имплантации ионов аргона, кислорода и азота ..............................................................................................................5

Методами электрохимической поляризации (ЭП), атомно-силовой микроскопии (АСМ) и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) изучено влияние имплантации ионов аргона, кислорода и азота на физико-химическое строение поверхности и коррозионно-электрохимическое поведение хромоникелевой стали 03Х18Н11. Показано, что модифицирование поверхности стали ионами аргона, кислорода и азота приводит к повышению её коррозионной стойкости, как в нейтральной среде, так и в среде, содержащей сильные активаторы коррозии — анионы хлорида натрия. Выявлено наиболее эффективное действие имплантации ионами аргона. Исследовано влияние ионной имплантации на морфологию поверхности исследуемой стали, стойкость к локальной и общей коррозии. Установлено, что под действием ионного облучения происходит перераспределение атомов по глубине имплантированного слоя и изменение химического строения поверхностных слоев стали.

Ключевые слова: хромоникелевая сталь, имплантация ионов аргона, кислорода и азота, коррозионно-электрохимические свойства, химический состав и строение поверхностных слоев.

DOI: 10.30791/0015-3214-2023-3-5-17

Плазмохимические способы получения и обработки материалов

В. И. Шиманский, В. В. Шевелёва, В. В. Углов,

В. М. Асташинский, А. М. Кузьмицкий

Окисление циркония, легированного хромом, при воздействии компрессионных плазменных потоков.......................... 18

Представлены результаты исследования кристаллической структуры циркония после начальных этапов окисления на открытом воздухе при температуре 700 °С в течение 15 мин. Изучены образцы технически чистого циркония с минимальным содержанием примесных атомов, а также цирконий, легированный атомами хрома, при воздействии компрессионных плазменных потоков. Показана возможность легирования хромом приповерхностного слоя циркония, имеющего Cr покрытие толщиной 1 мкм, при воздействии компрессионным плазменным потоком с плотностью поглощенной энергии Q = 25 – 43 Дж/см². Наблюдается стабилизация высокотемпературной β-фазы циркония в виде твердого раствора β-Zr(Cr) и промежуточной мартенситной фазы α′-Zr. После проведенных изотермических отжигов при Т = 700 °С образцов циркония, облученных плазменным потоком с Qmax = 43 Дж/см², эффекта легирования поверхностного слоя атомами хрома не наблюдается ввиду его интенсивного испарения и абляции при нагреве поверхности плазменным потоком, а также повышенной стойкостью к высокотемпературному окислению на начальных этапах по сравнению с исходным состоянием.

Ключевые слова: цирконий, хром, легирование поверхностного слоя, компрессионные плазменные потоки, окисление, оксид циркония.

DOI: 10.30791/0015-3214-2023-3-18-32

Новые методы обработки и получения материалов с заданными свойствами

Ю. Н. Девятко, В. В. Новиков, О. В. Хомяков

Механизм распухания облучаемого оксидного ядерного топлива.

Часть II. Распухание при скачках мощности........................................................................................................................ 33

Проведен анализ распухания и выхода газовых продуктов деления из топлива с различными добавками при скачках мощности. Показано, что распухание топлива представляет собой фазовый переход первого рода в пересыщенном твердом растворе примесно-вакансионных комплексов (Хе + вакансии) в диоксиде урана. Ускоренное распухание топлива при скачках мощности является проявлением термокинетического эффекта, протекающего в пересыщенных системах при их нагреве/охлаждении.

Ключевые слова: скачок мощности, распухание топлива, выход ГПД, топливо с крупным зерном, добавки, оксидное ядерное топливо.

DOI: 10.30791/0015-3214-2023-3-33-43

А. Г. Дормидонтов, Н. Б. Кольчугина Н. А. Дормидонтов,

П. А. Прокофьев, М. В. Железный, Ю. В. Милов, А. С. Андреенко,

И. А. Сипин, А. С. Бакулина, А. А. Телица

Структура сплавов для постоянных магнитов типа (Sm,Zr)(Co,Cu,Fe)z и механизм формирования

высококоэрцитивного состояния............................................................................................................................................44

С использованием современных методов исследований детально изучены структура и фазовый состав сплавов (Sm,Zr)(Co,Cu,Fe)_z с z = 5,5 – 7,0 в литом состоянии и после термической обработки, включающей обработку на твердый раствор при 1150 – 1180 °С в течение 5 ч, последующую закалку в воду, изотермическое старение при 800 °С в течение 20 ч и охлаждение (ступенчатое старение) от 800 до 400 °С со средней скоростью 100 °С/ч. Предложена схема трансформации граничной структурной составляющей постоянного магнита типа (Sm,Zr)(Co,Cu,Fe)z , изготовленного по порошковой технологии, на разных стадиях термической обработки. В виде последовательности фазовых превращений, сопровождающихся перераспределением ряда компонентов сплава типа (Sm,Zr) (Co,Cu,Fe)_z , представлен механизм формирования высококоэрцитивного состояния постоянного магнита в процессе полного цикла термических обработок.

Ключевые слова: постоянные магниты (Sm,Zr)(Co,Cu,Fe)_z , высококоэрцитивное состояние, термическая обработка, граничная фаза, фазовые превращения.

DOI: 10.30791/0015-3214-2023-3-44-62

В. Г. Шепелевич, О. В. Гусакова, С. В. Гусакова

Влияние скорости охлаждения на структурно-фазовое состояние сплава Al – Si,

легированного металлами........................................................................................................................................................ 63

Представлены результаты исследования микроструктуры, элементного и фазового составов эвтектического сплава Al – 12,5 масс. % Si – 0,8 масс. % Mg – 0,4 масс. % Mn – 0,7 масс. % Fe – 0,9 масс. % Ni – 1,8 масс. % Cu. Проведено сравнение микроструктур сплава, полученных при охлаждении расплава со скоростями 10² и 10⁵ К/с. Показано, что увеличение скорости охлаждения расплава приводит к измельчению структурных составляющих, уменьшению объемной доли первичных дендритов α-Al, повышению объемной доли смеси эвтектического кремния и алюминия, а также снижению концентрации кремния в междендритном пространстве с 23 до 13 масс. %. С помощью рентгеноспектрального микроанализа и ренгеностуктурного анализа установлено образование интерметаллических включений Mg₅Si₆ , Al₁₇(FeMn)Si₂ , Al₃(CuNi)₂. Предложен механизм формирования слоистой микроструктуры эвтектического сплава. Дано объяснение формирования рентгеноаморфных наноразмерных частиц в слое фольги, прилегающем к кристаллизатору.

Ключевые слова: силумин, магний, железо, марганец, никель, медь, микроструктура, фазовый состав, высокоскоростное затвердевание.

DOI: 10.30791/0015-3214-2023-3-63-71

Е. П. Белан, А. В. Обухов, С. Г. Еремин, Д. М. Сорбат, Д. В. Харьков,

Д. Е. Маркелов, И. И. Гибадуллин

Кинетика отжига деформационных дефектов в модельном сплаве Zr – Sn – Fe – Cr.....................................................72

Методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) в диапазоне температуры от комнатной до 620 – 680 °C и скорости нагрева 2 – 5 °C/мин исследован отжиг деформационных дефектов в модельном сплаве Zr – 1,4 масс. % Sn – 0,2 масс. % Fe – 0,1 масс. % Cr после заключительного этапа термомеханической обработки сплава — холодной деформации (25 %), нагрева до 400 °C и выдержки при этой температуре в течение 3-х часов. Изучена структура сплава до и после ДСК исследований методом трансмиссионной электронной микроскопии. Зафиксированы две стадии отжига деформационных дефектов, которые интерпретированы как полигонизация и первичная рекристаллизация сплава. Методом кинетического анализа с использованием уравнения Аврами – Ерофеева установлено, что энергия активация первой стадии составляет 127 кДж/моль, а энергия активация второй стадии — 146 кДж/моль.

Ключевые слова: сплав на основе циркония, деформация, энергия активации, стадия отжига.

DOI: 10.30791/0015-3214-2023-3-72-78