Релаксационные процессы в ОЦК сплавах внедрения

Внутренним трением называют способность материала необратимо рассеивать энергию механических колебаний. Одним из наиболее изученных механизмов внутреннего трения является эффект Снука (Сноека), который состоит в том, что наличие примемей внедрения в ОЦК металлах вызывает при определенных условиях появление максимума на температурной зависимости внутреннего трения. Изучение этого эффекта дает ценную информацию о параметрах диффузии и локальном окружении примесных атомов. Наряду с внутренним трением для исследования свойств твердых растворов используют и другие релаксационные свойства – упругое последействие, релаксацию напряжений и модулей, температурные зависимости модулей упругости и т. п.

Одним из первых в СССР широко разрабатывать релаксационные методы исследования твердых тел начал профессор Борис Николаевич Филькенштейн, долгие годы проработавший в Московском институте стали и сплавов. В последствии на нескольких кафедрах МИСиС сложились научные школы, активно проводившие такие исследования. На кафедре высокотемпературных материалов, где я специализировался, эти исследования возглавлял профессор Евгений Иванович Мозжухин, который, к тому же был куратором моей группы. Основными объектами изучения были дисперсно упрочненные сплавы на основе тугоплавких металлов. Когда я заканчивал второй курс, Евгений Иванович предложил мне присоединиться к выполняемой его аспирантом Александром Валентиновичем Новиковым работе, связанной с изучением процессов азотирования сплавов ниобия и их релаксационных свойств. В 1982 г. вышла моя первая научная статья, в которой отражены некоторые результаты этих исследований. В 1999 г., перейдя на работу в Классический приватный университет, я столкнулся с вопросом, как совместить имеющиеся наработки с проблемами прикладной математики и системного анализа. Одним из перспективных ответов оказалось применение методов оптимизации и критериев адекватности математических моделей для решения проблемы разложения сложного релаксационного спектра на составляющие его элементарные пики. Подобные проблемы существуют и во многих других областях физики, где используются спектральные методы исследования (более точно, там, где модель представляет собой сумму некоторого числа достаточно острых однотипных пиков). Основная сложность при этом состоит в том, что количество составляющих, как правило, не известно.

Основные результаты выполненных исследований заключаются в следующем.

1. В быстроохлажденных от предплавильных температур двойных и тройных сплавах NbW(Hf) – N(O) наряду с основными пиками Снука присутствуют дополнительные максимумы, которые предположительно вызваны релаксацией атомов внедрения в ненасыщенных атмосферах дислокаций.

2. Введение вольфрама приводит к формированию комплексов атом вольфрама – атом азота, стабилизирующих твердый раствор азота в ниобии. Это связано с тем, что атом азота в составе комплекса, согласно расчетам М.С. Блантера с сотрудниками, располагается в 4-й координационной сфере атома вольфрама. Такие комплексы не могут приводить к формированию частиц нитрида вольфрама и затрудняют формирование выделений нитрида ниобия.

3. Введение гафния приводит к формированию комплексов атом гафния - атом азота, способствующих распаду твердого раствора азота в ниобии. Это связано с тем, что атом азота в составе комплекса, согласно расчетам М.С. Блантера с сотрудниками, располагается в 1-й или 2-й координационной сфере атома гафния. Поэтому распад обусловлен формированием выделений нитрида гафния.

4. Разработаны алгоритмы и программное обеспечение для автоматического разложения сложных релаксационных спектров на составляющие. Они отличаются от аналогов тем, что основаны на применении квазиньютоновских алгоритмов минимизации суммы квадратов остатков модели, не содержат субъективных условий остановки итерационной процедуры и включают проверку выполнения группы критериев адекватности моделей сложных спектров. При этом устраняется субъективизм в выборе количества пиков, на которые раскладывается спектр, поскольку используемые критерии адекватности дают возможность отсекать как модели с недостаточным количеством элементарных пиков, так и модели с избыточным количеством пиков.

5. Разработаны алгоритмы идентификации математических моделей температурных зависимостей модулей упругости твердых растворов в случае наложения нескольких релаксационных процессов.

 

Бахрушин В.Е., Чириков А.Ю. Модели и механизмы механической релаксации, связанной с перестройкой примесно-дефектной подсистемы кристаллов (монография, на укр. яз.)

Бахрушин В.Е., Чириков А.Ю. Особенности механической релаксации азота в сплавах ниобий – вольфрам, закаленных от высоких температур // Вопросы атомной науки и техники. – 2006. –  2006. – № 1. – С. 120 – 123.

 

mailto:syst_analytic@mail.ru

Главная

 

Сайт создан в системе uCoz