LORIS FERRARI — 2015 г.

The stability of a small cavity in a virtually infinite solid is studied in the context of anelasticity for two metals (Al and Cu). It is shown that the collapse occurs due to the dependence of the shear modulus on the relative volume change. It is shown that above a minimum external pressure Pmin the system cannot self-sustain, unless the internal pressure does exceed a critical value, compensating the collapsing effect. The different models of anelasticity adopted are shown to have a scarce influence on the main results. In particular, the value of Pmin turns out to range about the 10% of the bulk modulus at zero pressure, for both metals and almost independently from the anelastic model.

MELETIS E.I., TAKTAK S., VENKATESH M. — 2015 г.

Silver containing amorphous carbon films were deposited on Si wafer using a hybrid deposition process combining d.c. magnetron sputtering and PECVD. The concentration of Ag in the films was varied from 1.3 to 8.3 at % by changing d.c. magnetron current of Ag target. The influence of incorporated Ag in the a-C:H on the atomic bond structure of the films were investigated by XPS, FTIR, Raman and HRTEM analysis. The XPS, FTIR and Raman studies demonstrated that as the silver concentration increased in the a-C:H, sp2 bonding content increased and a-C:H films changed to more graphitic structure. The high resolution TEM cross sectional studies revealed that crystalline Ag particles formed with a size in the range of 2 4 nm throughout an amorphous a-C:H matrix.

БАБАНОВ Ю.А., МИЛЯЕВ М.А., НАУМОВА Л.И., ПОНОМАРЕВ Д.А., ПРОГЛЯДО В.В., САЛАМАТОВ Ю.А., УСТИНОВ В.В. — 2015 г.

Показано, что новый подход к низкоконтрастным системам при интерпретации данных рентгеновской рефлектометрии может быть применен к таким мультислойным образцам, как Cr/Gd/Fe/Cr/Si. Метод основан на решении интегрального уравнения Фредгольма первого рода, связывающего коэффициент отражения с концентрационными профилями элементов, входящими в состав образца. Обратная некорректная задача по определению концентрационного профиля решается методом регуляризации. Эффективность предлагаемого метода подтверждается модельными расчетами, выполненными для четырехслойной структуры Cr/Gd/Fe/Cr/Si, где имеются как высококонтрастные пары слоев (Cr/Gd), так и пары с низкой контрастностью (Fe/Cr). Экспериментальные данные для мультислойных наногетероструктур Cr/Gd/Cr и Cr/Gd/Fe/Cr получены в лабораторных условиях. Определены толщины слоев всех элементов и интерфейсов Cr/Gd, Gd/Fe, Fe/Cr.

ALMANDOZ G., GANDARIAS K., POZA J., VIDAL N. — 2015 г.

In the laminated ferromagnetic cores employed in transformers and electrical machines energy losses occur resulting in a warming effect and efficiency decreases. Normally, manufacturers only provide iron losses data when a sinusoidal voltage supply is applied, but the actual operating characteristics of electrical machines include non-sinusoidal supplies, in particular pulse width modulation (PWM). This information can be experimentally obtained, but only measuring systems that have function generators with arbitrarily programmable waveforms allow measurements in presence of higher harmonics. Therefore, having an analytical tool to obtain the most accurate estimation of the magnetic losses is of great interest in addressing the design of electric machines. This paper validates an analytical expression based procedure, which delivers results with acceptable accuracy under all operating conditions for the estimation of losses in laminated cores. In addition, it investigates the influence of the modulation amplitude and the switching frequency of the PWM signals in the magnetic losses of soft magnetic materials. For this purpose, non-oriented fully processed electrical steel strips have been measured in a commercial AC permeameter using a single strip tester.

BOGDANOV S.G., MOON BYUNG M., PIROGOV A.N., SOHN DONG S., YONG CHOI, YOUL BAIK — 2015 г.

In order to develop the neutron absorbing and shield materials, a hot-rolled 0.02%-Gd duplex stainless steel was prepared with 55 vol % of ferrite and 45 vol % of austenite. The a phase with an average grain size of 9 11 in austenitic ( ) grains tended to be elongated parallel to the rolling direction, with (100) poles concentrated towards the normal direction, and (110) poles located between the normal and radial directions (ND and RD, respectively). Most of the gadolinium existed as sub-micro-meter-sized Gd2O3 and GdCrO3 precipitates. The yield strength, ultimate tensile strength, elongation, and micro-hardness of the 0.02%-Gd duplex stainless steel were 522.8 MPa, 700.2 MPa, 38.1%, and 258.5–314.7 HV, respectively. The friction coefficient and wear resistance were 3.11 and 0.004 mg/kg/cycle, respectively. The corrosion potential and corrosion rate of the 0.02%-Gd duplex stainless steel were 0.448 VSHE and 1.263 ? 10-3 A/cm2 for 1 M HCl, 0.544 VSHE and 2.619 ? 10-3 A/cm2 for 1 M NaCl, 0.299 VSHE and 1.469 ? 10-3 A/cm2 for 1 M h3SO4, and 0.607 VSHE and 2.295 ? 10-3 A/cm2 for synthetic water, respectively. The coefficient of neutron transmission for the 0.02%-Gd duplex stainless steel sheet of 2 mm thickness at neutron beam wavelength of 0.48 nm was 0.6.

MOHAMMAD KAHTAN S., NAEEM HAIDER T. — 2015 г.

Nanocrystalline Al-Ni intermetallic compounds were synthesized with different percentages of nickel by mechanical alloying (MA) of elemental powders. In all MA runs, the ball-to-powder weight ratio was 10 : 1, the rotation speed was 350 rpm, and the milling time ranged from 4 to 12 h. The phase evolution and microstructural changes of the powders during MA were investigated by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy, and energy-dispersive X-ray spectroscopy analyses. The crystallite sizes of milled powders were estimated based on the broadening of XRD peaks using the Williamson-Hall formula. Results showed that an optimum MA time of 12 h led to the formation of solid solutions of Al-Zn-Mg and Ni, which can be added to many Al-Ni intermetallic compounds. Furthermore, an Al-Ni intermetallic phase with <20 nm crystallite size was obtained.

ARSLAN H., DOGAN A., DOGAN T. — 2015 г.

Using different prediction methods, such as General Solution Model, Kohler, Muggianu, the excess energy and activities of molybdenum for the sections in the penternary Ni–Cr–Co–Al–Mo system with mole ratios xNi/xMo = 1, xCr/xMo = 1, xCo/xMo = 1 and xAl/xMo = r = 0.5 and 1 were thermodynamically investigated at a temperature of 2000 K while the excess energy and activities of Bi for the section in the ternary Bi–Ga–Sb system with mole ratio xGa/xSb = 1/9 were thermodynamically investigated at a temperature of 1073 K. In case of r = 0.5 and 1 in the alloys Ni–Cr–Co–Al–Mo, it was found that a positive deviation in the activity coefficient was determined as molybdenum composition increased. Moreover, in the calculations performed in Chous GSM model, the obtained values for excess Gibbs energies are uniform with negative values in the whole composition range of bismuth at 1073 K and showing minimum values of about –2.2 kj/mol at the mole ratio xCr/xCo = 1/9 in the alloy Bi–Ga–Sb.

BRAZ FERNANDES FRANCISCO M., CRACIUNESCU CORNELIU M., SILVA RUI J. C. — 2015 г.

The effects of severe plastic deformation on the surface microstructural characteristics of NiTi shape memory alloys were observed after one single pass using the equal channel angular pressure technique. The analysis of the deformation and fracture showed distinct features related to the composition of the alloys, the temperature of the process and the surface effects during the relative sliding in the die. In samples deformed at room temperature, the cracks initiated at the surface under tensile stress are amplified during the extrusion in the concurrent channel. The multiple cracks that develop during the friction process between the surfaces of the channels of the die are the main cause for the fracture, even in materials that are less brittle, incorporating a smaller fraction of Ti2Ni precipitates and showing ductile fracture. A differential state of stress appears to exist in the deformed alloys starting from one surface to the other.

KORDBACHEH AMIR H. A., MAHDI AFSHAR, MOHSEN SARGOLZAEI — 2015 г.

We have demonstrated electronic and magnetic properties of CoTe2 compound in the framework of relativistic density functional theory using generalized gradient approximation (GGA). The spin and orbital magnetic moments of Co and Te atoms were obtained using full-potential local orbitals band structure scheme. We have found a partially quenched orbital moment of for Co atom in the local spin density approximation. In order to improve the intrinsic deficiency of local density approximation for describing orbital magnetism, an orbital polarization correction was applied to CoTe2 and a significant orbital moment of was found for Co atom in this compound.

ERDOAN KANCA, GUNEN ALI, KURT BULENT, ORHAN NURI, SOMUNKIRAN ILYAS — 2015 г.

In this study, AISI 304 austenitic stainless steel surface was boronized with nanoboron and ekabor-III powders at 950 and 1000°C for 2 and 4 hours period by solid-state box boronizing method. Then, behaviors of the boronized specimen in the microstructure, three-point bending, and tensile strength characteristics were investigated. As a result of the boriding process, the boride layer thickness in the range of 23-67 μm and microhardness value in the range of 1020-2200 HV have been obtained according to the increase in processing time and temperature and to the particle size of the boron source (0.1). The coating layer on boronized specimens did not exhibit any sign of reaction caused by the tensile strength applied until the yield point was in both tests. Although the particle size of the boron agents was more effective on the boronized specimens bending and tensile strength behaviors, it was observed that processing temperature and its duration are effective as well.

БАЙДЫШЕВ В.С., ГАФНЕР С.Л., ГАФНЕР Ю.Я., ЗАМУЛИН И.С., РЕДЕЛЬ Л.В. — 2015 г.

Методом молекулярной динамики с использованием потенциалов сильной связи исследована теплоемкость идеальных ГЦК-кластеров никеля, меди, золота, алюминия и палладия диаметром до 6 нм в температурном интервале 150–800 K. Было определено, что теплоемкость отдельных металлических нанокластеров может превышать теплоемкость объемной фазы, но это превышение не может быть более 16–20% даже в случае очень малых кластеров. С целью объяснения несоответствия полученных данных и экспериментальных результатов по компактированным металлам было проведено дополнительное исследование алюминиевого и палладиевого образца с плотностью, составляющей 80% от теоретической. На основе проведенного моделирования и анализа различных экспериментальных данных был сделан вывод о том, что рост теплоемкости в компактированном наноматериале не определяется повышенной теплоемкостью отдельных кластеров. По всей видимости, причиной значительного превышения теплоемкости в компактированных наноматериалах становится либо их разупорядоченное состояние, либо значительное содержание различного рода примесей, в основном водорода.

СЕМЕНОВ В.С. — 2015 г.

Согласно экспериментальным и теоретическим исследованиям, одномерная 180° доменная граница Нееля разбивается на три области: центральная область (ядро) и два симметрично расположенных относительно ядра боковых доворота. Предложена аналитическая модель, в которой для описания изменения намагниченности в доворотах используется логарифмическая зависимость. При поиске равновесного состояния используются два переменных параметра (угол поворота намагниченности в ядре и ширина ядра). При численном вычислении составляющих полной энергии (обменной энергии, энергии анизотропии и магнитостатической энергии) используется равный шаг разбиения как в области ядра, так и в протяженных доворотах. Показано, что с ростом толщины пленки от 10 нм до 50 нм уменьшается ширина ядра и значительно увеличивается ширина доворотов.

ДУБОВИК М.Н., КОРЗУНИН Л.Г., ФИЛИППОВ Б.Н. — 2015 г.

Исследовано закрепление вихревых доменных стенок, существующих в ферромагнитных пленках с плоскостной анизотропией, на области с повышенным значением намагниченности насыщения. Методом исследования было численное микромагнитное моделирование в двухмерной модели распределения намагниченности. Установлена анизотропия величины поля отрыва доменной границы при включении внешнего поля в разных направлениях. Исследованы зависимости поля отрыва от размеров и положения области с повышенной намагниченностью насыщения, разности намагниченностей указанной области и основной части пленки, а также толщины пленки. Установлены физические причины полученных закономерностей.

КУКСИН А.Ю., СМИРНОВА Д.Е., СТАРИКОВ С.В., СТЕГАЙЛОВ В.В. — 2015 г.

Представлены результаты исследования самодиффузии в чистом гамма-уране и в металлических сплавах U–Mo. Расчеты выполнены методом атомистического моделирования с помощью межатомных потенциалов, основанных на модели погруженного атома и ее модификациях. Проведена верификация предложенных потенциалов путем расчета термодинамических и механических свойств урана и сплавов U–Mo. Для гамма-урана и сплава, содержащего 9 вес. % молибдена, рассчитаны энергии образования точечных дефектов и коэффициенты диффузии атомов вследствие диффузии дефектов; проведена оценка коэффициентов самодиффузии урана и молибдена. На основании полученных данных сделан вывод о том, что экспериментально наблюдаемые особенности самодиффузии в гамма-уране могут быть объяснены преобладанием междоузельного механизма.

БОКШТЕЙН Б.С., ЕПИШИН А.И., ЛИНК Т., ОДЕР Г., РОДИН А.О., СВЕТЛОВ И.Л. — 2015 г.

типично для легирующих элементов замещения в ГЦК-металлах, а Q близко к таковому для W и значительно выше, чем для других легирующих элементов в никелевых жаропрочных сплавах. Явной концентрационной зависимости коэффициент взаимной диффузии в интервале исследованных концентраций Re 4.4–9 мас. % не обнаружено. в диффузионных парах Ni4.4Re/Ni; Ni7Re/Ni; Ni9Re/Ni и Ni9Re/Ni4.4Re (мас. %) в интервале температур 1050–1350°С. Усредненные значения предэкспоненциального множителя и энергии активации взаимной диффузии соответственно составляют D0 = 1.16 ? 10-4 м2 и Q = 317 кДж/моль. Данное значение D0 10-4 м2 типично для легирующих элементов замещения в ГЦК-металлах, а Q близко к таковому для W и значительно выше, чем для других легирующих элементов в никелевых жаропрочных сплавах. Явной концентрационной зависимости коэффициент взаимной диффузии в интервале исследованных концентраций Re 4.4–9 мас. % не обнаружено.

ИВАНОВ О.А., МИНИНА О.А., ПАВЛОВА И.О., СКУЛКИНА Н.А. — 2015 г.

На примере лент аморфных магнитомягких сплавов Fe77Ni1Si9B13 и Fe81B13Si4C2 с положительной магнитострикцией исследовано влияние термической обработки на воздухе совместно с водяным паром на распределение намагниченности и магнитные свойства. Результаты исследования показали наличие температурного запаздывания зависимости максимальной магнитной проницаемости и относительного объема доменов с ортогональной намагниченностью от температуры изотермической выдержки. Данный эффект может быть связан с ингибированием процессов поверхностной кристаллизации внедренными в поверхность ленты атомами водорода и кислорода. Обнаружены отличительные особенности влияния термообработки с паром и без пара на распределение намагниченности в плоскости ленты, которые находят объяснение в рамках теории направленного упорядочения с учетом процессов кристаллизации на стадии охлаждения. Это демонстрирует важность вклада диффузионных процессов на этой стадии обработки в формирование уровня магнитных свойств. Показано, что взаимодействие поверхности ленты с водяным паром не является физической адсорбцией. Взаимодействие с атмосферными газами осуществляется дисперсионными силами и оказывает влияние на распределение намагниченности в плоскости ленты и максимальную магнитную проницаемость.

ИВАНОВ О.А., МИНИНА О.А., ПАВЛОВА И.О., СКУЛКИНА Н.А. — 2015 г.

На примере быстрозакаленного аморфного магнитомягкого сплава Fe77Ni1Si9B13 с положительной магнитострикцией насыщения исследовано влияние термической обработки на воздухе совместно с водяным паром на распределение намагниченности и магнитные свойства. Взаимодействие поверхности ленты с паром осуществляли на разных стадиях: нагрева, охлаждения и изотермической выдержки. Проведенное исследование подтвердило важность вклада напряжений, индуцированных внедренными в поверхность ленты атомами водорода и кислорода, в формирование уровня магнитных свойств. Обработка поверхности ленты паром на разных стадиях термообработки совместно с вариацией скорости охлаждения позволяет существенно повысить максимальную магнитную проницаемость при оптимальной длительности изотермической выдержки. В основном это происходит за счет уменьшения относительного объема доменов с ортогональной намагниченностью из-за дополнительного увеличения уровня преимущественно плоских растягивающих напряжений, индуцируемых внедренными в поверхность ленты атомами водорода и кислорода.

ШВЕЦ В.Т. — 2015 г.

Впервые детально исследовано трехчастичное взаимодействие протонов в металлическом водороде. За него отвечает член третьего порядка теории возмущений по потенциалу электрон-протонного взаимодействия для энергии электронов проводимости в поле протонов. Показано, что трехчастичное взаимодействие для большинства конфигураций протонов является малым по сравнению с эффективным парным взаимодействием, но для некоторых конфигураций оно значительно превышает последнее. Из расчетов следует, что трехчастичное взаимодействие стремится сжать водород до больших плотностей, чем это в состоянии сделать парное эффективное взаимодействие. Наибольшая глубина потенциальной ямы для трехчастичного взаимодействия протонов соответствует размещению протонов на одной прямой, что можно интерпретировать как тенденцию к образованию кубической решетки в металлическом состоянии. Жидкометаллическое состояние водорода может быть устойчивым при температурах, значительно превышающих комнатные. Трехчастичное взаимодействие способствует также переходу водорода в атомарное состояние как промежуточное между его молекулярной и металлической фазами.

ВОЛОСЕВИЧ П.Ю., МАКАРЕНКО С.Ю., НАДУТОВ В.М. — 2015 г.

Электронно-микроскопическим и рентгеновским методами исследована тонкая структура высокоэнтропийных (ВЭС) литых сплавов AlxFeNiCoCuCr (х = 1; 1.5; 1.8). Обнаружены дисперсные выделения размером 130–400 нм и 10–20 нм, характер распределения, количество, размеры и форма которых изменяются с повышением содержания алюминия. В эквиатомном ВЭС выявлены медьсодержащие частицы с ГЦК-структурой, а в сплаве х = 1.8 – преимущественно частицы ОЦК-Al4Cu9. Показано, что равномернее всех по матричной фазе распределен Co в отличие от других элементов, среди которых Cu и Cr распределены в сплаве крайне неравномерно, входя преимущественно в состав выделившихся частиц и кластеров в межчастичном пространстве соответственно.

ГРИШИН Е.Н., ПОПОВ Н.Н., ПРЕСНЯКОВ Д.В., СЫСОЕВА Т.И., ЩЕДРИНА Е.В. — 2015 г.

Изучено влияние видов и режимов термической обработки, величины и температуры наводящей эффект памяти формы деформации на структурные изменения, мартенситные превращения, параметры кристаллической решетки и субструктуры, механические и термомеханические характеристики в новой композиции сплава с памятью формы 43Ti–46Ni–9Nb–2Zr (ат. %). Определены условия возникновения и реализации эффекта памяти формы. Установлена взаимосвязь структурных особенностей с величинами термомеханических характеристик сплава. Определен режим термической обработки и условия наводящей эффект памяти формы деформации, которые обеспечивают в данном сплаве получение высоких величин термомеханических характеристик.