автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Структура, магнитоупругие и механические свойства быстрозакаленных сплавов на основе железа

ЛИПЕЦКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ЗОЛОТУХИНА Вера Ивановна

СТРУКТУРА, МАГНИТОУПРУГИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЫСТРОЗАКАЛЕННЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА

Специальность 05. 16. 01 — Металловедение и термическая

обработка металлов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Липецк — 1990

) ) /■: 3 ; . V 4 <■' 7 : ■ .

Работа выполнена на кафедра металловедения и физик»! металлов Липецкого политехнического института

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущая организация

доктор технических наук, профессор ШЛРШАЖШ И.и.

доктор физико-математических наук, ИСАКОВ ы.:\

кандидат физико-математических наук, Ш1ДУС0В В.А.

Киевский политехнический институч-

Защита состоится 21 декабря 1990 р. в 10.00 час на заседани.1 специализированного совета К 064.22.01 при Липецком политехническом институте (398662, г.Липецк, ул.3егеля,1, конференц-зал).

С диссертацией можно ознакомиться а библиотеке Липецкого политехнического института.

Автореферат разослан Ц^ ноября 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета, каедидат технических наук

ЗАЙЦЕВ В.С.

ОБЩАЯ ШШЕН1СТИКА РАБОТЫ :

Актуальность теш. В последние годы внимание исследователей привлечено к изучению новых материалов, имеющих неупорядоченную структуру. Для создания подобного рода материалов среди прочих методов широко используется закалка из жидкого состояния и воздействие концентрированных потоков энергии (КПЗ) на поверхность массивных образцов. Полученные керавнооесныэ структуры часто обладают уникальными физическими свойствами, однако вследствие неравновесности состояния с течением времени релакскруют в квазиравновесное. Одной из основных- задач в исследовании неупорядоченных материалов является изучение закономерностей изменения свойств при протекании релаксационных процессов. Особое место занимает проблемы, связанные с выяснением причин аномально высокого уровня затухания упругих колебаний в магнитомягких сплавах на основе железа. Пристальное внимание к ним вызвано тем обстоятельством, что аморфные сплавы на основа железа являются чрезвычайно перспективными материалами для применения в таких отраслях промышленности, как электронная, приборостроительная, радиотехническая. Использование аморфных ферромагнитных сплавов в качестве датчиков различных физических величин, сердечников трансформаторов, магнитных головок запчеи и воспроизведения информант открывает широкие возможности для дальнейшего пр :ме.7вния аморфных металлических сплав od (AMC).

Развитие технического прогресса в области создания новых приборов и устройств тормозится отсутствием материалов, обладающих значительной твердостью,.износостойкостью, устойчивостью к коррозии и воздействии радиации, Наиболее предпочтительными с этой точки зрения являются аморфные металлические сплавы и мо-тастабильные микрокристаллические структуры, получанные нетрадиционными методами. Поэтому все большее значение приобретают исследования закономерностей формирования структуры тонких поверхностных слоев, полученных воздействием ШЮ на сплавы ка основе железа. Одним из факторов, сдерживающих широкое использование этих материалов, является недостаточная изученность фазовых превращений при эысоких скоростях нагрева и охлаждения, а также их влияния на Фпзико-иехянииескив свойства облученных слоев.

Несмотря на болью число публикаций по исследованию фи-

зичаских свойств AMC, такие явления как магнитомеханическое затухание и ЛЕ-эффект изучены слабо. Чрезвычайно мало внимания уделяется изучению магнитоупругих свойств при низких температурах. Имеющихся экспериментальных результатов недостаточно для понимания физической природы высокого уровня затухания в АШ на основе ферромагнитных компонентов.

В настоящее время имеется значительное количество экспериментальных и теоретических работ, посвященных изучению механизмов формирования структуры, полученной при воздействии КПЭ на поверхность кристаллических материалов, однако до сих пор нет полного представления о закономерностях, обусловливающих высокие прочностные я иные характеристики поверхностных слоев. Выяснение физической сущности фазовых превращений в неизотермических условиях позволит реализовать создание материалов с необычными, заранее заданными свойствами.

Цель и основные задачи работы. Основной целью является выяснение закономерностей, обусловливающих высокий уровень затухания в аморфных сплавах на основе железа, полученных закалкой из жидкого состояния, а такие исследование механизмов формирования и свойств закаленных слоев, полученных при воздействии 1313 на поверхность массивных кристаллических материалов. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Исследовать релаксационные свойства аморфных сплавов на основе железа в интервале температур 10 - 900 К.

2. Изучить изменения" структуры и механических свойств поверхностных слоев сплавов системы Fe-С при закалке электронным пучком.

Научная новизна работы определяется следующим: X. После термической и термомагнитной обработки в аморфном сплаве ТеJ( Вщ Sig в области температур 10 - 650 К получен высокий уровень затухания механических колебаний.

2. Показано, что основным механизмом, ответственным за вклад в затухание в аморфных магнитомягких материалах, является магнитомеханический гистерезис, связанный с необратимым движением границ доменов. Впервые методом внутреннего трения

в области гелиевых температур обнаружен переход в состояние спинового стекла в аморфном сплаве В

3. Показано, что в результате обработки желеэоуглеродис- .

тых сплавов электронным пучком няблэдаэтся упрочнение поверхностного слоя, обусловленное перераспределением концентрации углерода, увеличением степени дисперсности структуры и повыяэ-нием уроёня внутренних напряиений.

Практическая значимость. ШсокодсмпфнрущиЯ аморфный сплав Вщ ( Т — 20 %\ метает найти применение в

качестве материала для гаисютя нежелательных колебаний и вибраций. Значительная величина мякротвердости С Н„ = 10-11 ГПа) поверхностных слоев, обработанных электронным пучком, позволяет осуществить упрочненяе локальных участков различных изделий, подвергающихся наибольшему износу.

На защиту выносятся:

- обнаружение и закономерности релаксационных явлений в аморфной сплаве Ге?1В|Ч 815 , обусловленные неупорядачен- • ной структурой и проявляющиеся по всей области существования аморфного состояния;

- Д Е-эфсект и мвгнитомеханическсэ затухание в аморфном сплаве Ре51 Вщ 51.5 , обусловленное магнитомеханическим гистерезисом;

- результаты исследования, перераспределения концентрации углерода, модификации структуры и иехачичесг-х своПетв поверхностных слоев сплавов системы Ге-С , обработанных электроники пучком.

Апробация работы. Основные положения и разделы диссертации докладывались и обсуждались на: УГ Всесоюзном совещании по применению ускорителей заряженных частиц в народном хозяйстве (Ленинград, 1963 г.); Семинаре-совещании "Модификация структуры .и свойств металлических материалов элегтронныы пучком" (Липецк, 1969 г); ХП Всесоюзной пколо-семкнзре "Новые материалы микроэлектроники" (г.Новгород, 1990 г); УП Всесоюзной конференции "Строение и свойства металлов и шлаковых расплавов" (г.Челябинск, 1990 г); Научно-технической конференции "Разработка и освоение аморфных и микрокристаллических материалов, технология их получения" (Киев, 1990 г).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ в виде тезисов докладов и научных сообщении.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения.

четырех, глав к списка литературы. Работа содержит 116 страниц текста, включая 30 рисунков, 3 таблицы и библиографии из 114 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАВО'Ш

Во введении обоснована актуальность теш диссертации, сформулированы задачи работы, представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ литературных данных по теме диссертационной работы. Кратко рассмотрено понятие демпфирующей способности материалов и ее оценка, а также механизмы рассеяния энергии при затухании упругих колебаний в кристаллических материалах. Показано, что наиболее высокие значения демпфирующей способности достигнуты в ферромагнетиках, в которых возникают дополнительные потери, связанные с существованием ыагни-тоупругой связи. Отмечено, что магнитомеханическое рассеяние энергии в кристаллических ферромагнетиках при циклическом на-гружении обусловлено тремя механизмами: I) движением границ доменов (гистерезисное рассеяние энергии и потери на макрових-^ ревые токи), 2) локальным изменением намагниченности (потери на ми ровихревые токи),' 3) изменением общей намагниченности образца (потери на макровихревые токи). Отмечается, что в кристаллических ферромагнетиках, высокая демпфирующая способность не всегда коясет быть реализована вследствие наличия кристаллографической анизотропии и границ зерен. Кратко рассмотрена структурная релаксация, как процесс перехода лабильной аморфной структуры в состояние метастабильного равновесия.

Анализируются механизмы затухания в АИ2 на основе ферромагнитных компонентов. Обсуждается вклад термоупругой релаксации и магнитомеханичвского затухания в общий уровень внутреннего трения в выорфных ферромагнетиках. Как известно, магнито-упругиэ свойства обусловлены влиянием магнитного порядка на упругие характеристики материала и жестко связаны с существованием магнитострикции. Другим проявлением магнитоупругой связи яал.яотся & Б-аффект, который представляет собой изменение модул* упругости Р по отношении к его значения в насыщающей магнитном поле. Величина Д Е-эффекта показывает, какую чвсть от ойщой упругой деформации составляет деформация, свд-аеннйя с ферромагнетизмом.

Рассматривается природа возникновения отрицательного и положительного Л Е-эффекта в некоторых аморфных ферромагнитных сплавах. Анализ литературных данных показывает, что высокие значения А Е-эффекта получены после термической и термомагнитно ¡1 обработки. После термообработки вследствие протекания процесса структурной релаксации наблюдается уменьшение внутренних напряжений, что приводит к увеличению подвижности доменных границ и возрастанию магнитоупругих свойств. Отжиг в магнитном поле, перпендикулярном продольной оси оо'разца, также позволяет повысить подвижность доменных границ. В этом случае помимо снижения внутренних локальных напряжений, возникает индуцированная магнитная анизотропия, перпендикулярная продольной оси аморфной ленты.

Сделан вывод о том, что с физической точки зрения в АМС реализуются те же механизмы затухания, что и в кристаллических ферромагнетиках. Однако вследствие более низкой анизотропии, отсутствия дефектов, присущих кристаллам, в аморфных ферромагнитных сплавах ожидаются более высокие значения демпфирующей способности.

Охарактеризованы методы получения аморфных и микрокристаллических сплавов и закономерности формирования структуры при высоких скоростях нагрева и охлаждения. На основе имеющихся представлений рассмотрены процессы структурообразования а по-верхне' тних слоях кристаллических сплавов на основе железа при воздействии электронного пучка. Отмечается, что возможность реализации адиабитического и квазиадиабатического режимов нагрева позволяет варьировать глубину закаленного электронным пучком поверхностного слоя материала.

Рассмотрено влияние на формирование 'гонечноЯ структуры таких фактором, как различие в теплоемкости структурных состав-ляпцих сплавов системы Ре " С , высокая скорость охлаждения, наличие температурного градиента в поверхностном слое.

Анализ литературных данных, показывает, что в настоящее время имеются ограниченные и противоречивые сведения о характере перераспределения концентрации углерода в поверхностных слоях сплавов системы при обработке электронным пуч-

ком, а также о влиянии неизотермяческих условий нагрева на протекание фазовых превращений.

В конце первой главы приведено обоснование темы диссертационной работы и поставлены задачи исследования.

Во второй главе, состоящей из двух разделов, описаны способы получения аморфных н микрокристаллических сплавов, а также методики исследования, использованные в работе.

В первом разделе кратхо охарактеризован метод спиннингова-ная, как способ получения аморфных материалов. Аморфность сплавов контролировалась рентгеновским методом в отфильтрованном Ре-излучении. В этом же разделе описана методика измерения внутреннего трения (ВТ) и модуля упругости Е . Исследования проводились на консольно закрепленных образцах, совершавших свободно затухающие колебания при температурах от 10 до 900 К в частотном диапазоне 10^ - 10 Гц при амплитуде деформации не вьше 0,5-10"^ во всем интервале температур. Амплитудная зависимость внутреннего трения исследовалась при комнатной температуре. Амплитуда колебаний образца определялась с помощью оптического микроскопа. Полевые зависимости ВТ и Е измерялись при комнатной температуре и при 77 К. Относительная погрешность измерения внутреннего трения составляла не более I % при низких температурах и 3 % при шсоких, модуля упругости - 5 - 7 %. Для более точного изиерения модуля упругости и величины й Е-пффекта использовался метод электромагнитного возбуждения продольных колебаний в образце (метод резонанса-антирезонанса). Относительная погрешность при определении Е и лЕ / Е. в этом случае не превышала 3 % и 0,1 % соответственно. Магнитное поле напряженностью Н до 2-Ю4 к/и создавалось катушками Гельмгольца. Абсолютная погрешность измерения напряженности поля не превышала 8 А/м. Размеры образцов: длина 4-10 им, ширина~2 мм, толщина — 25 мкм. Все измерения проводили в вакууме при остаточном давлении не хуже 2-Ю*2 Па.

Наблюдение доменных структур осуществлялось методом порошковых фигур Акулова-Биттера, Микрофотографии доменной структуры получены с поцощьо металлографического микроскопа 1ШР.-2Р, снабженного ■ високоапертурным иммерсионным объективом.

Во втором раздела приведены осноьные параметры ускорителя ЭЛ&-4 и описана методика облучения электронным пучком и металлографических исследований обработанных слоев. Энергия электро-„ нов во рсех экспериментах была фиксирована и составляла 1,5 МзВ. Регулирование мощности в пределах 0-45 кВт осуществлялось путей изменения тока пучка. Паремещение образца под пучком лроиз-

водилось при помощи подвижной платформы. Удельное энерговвделе-ние пучка рассчитывалось по формуле » . где -I- -

ток пучка; V - ускоряющее напряжение; Ул - линейная скорость перемещения образца под пучком, ¿п - диаметр пучка. Размеры нсследуешх образцов составляли 20x20x30 мм. Микрошлифы для изучения структуры приготовлялись по стандартной металлографической методике. Химическое травление проводилось а 3 % растворе НА/О3 в СгН50Н с двух, трехкратной переполировкой и последующим промыванием в этиловом спирте. Микроструктура образцов исследовалась с применением светового микроскопа Э11И1СВМГГ. Определение линейных размеров микрообъектов осуществлялось при помощи встроенного окуляр-микрометра.

Изучение тонкой структуры облученных слоев при больших увеличениях проводилось на электронном микроскопе ЭМВ-ЮОЛМ при ускоряющем напряжении 100 кВ. Определение содержания углерода производилось на лазерном микроанализаторе ЛМА-Ю. Микротвердость измерялась на прибора 11МГ-3 с автоматическим нагруяениэм. Относительная погреиность при измерении микротвердости не превышала В - 9 % при высоких значениях и 2 - 3 % при небольших.

В третьей главе приведены экспериментальные результаты по исследованию релаксационных и магнитоупругих свойств аморфного сплава &1Ч £1.5 и приведено их обсуждение.

Изучена температурная зависимость внутреннего трения и модуля упругости аморфного сплава Ре^Вц^С^ в свежезакаленном и кристаллическом состоянии. Сделан вывод о том, что рост затухания при Т > 600 К в свежезакаленных образцах связан с экспоненциальным увеличением концентрации вакансиоподобных дефектов, способствующих ускорению диффузии атомов в поле знакопеременных напряжений. Возникновение пика внутреннего трения при Тх = МО (где Т, _ температура кристаллизации аморфного сплава) объясняется с привлечением модели сосуществования двух фаз -кристаллической и аморфной. Обнаружено, что модуль упругосг при переходи из аморфного состояния в кристаллическое увеличивается на 28

Охлаждение сплава ниже 25 К сопровождается заметным уменьшением затухания упругих колебаний, связанным с переходом аморфного сплава в состояние спинового стекла. Спинсте-кольное состояние заключается в том, что при некоторой темпера-

туре Тсс происходит замораживание магнитных моментов атомов, так что время релаксации спинов возрастает до 10"^ - 10"^ с, что позволяет исследовать переход в состояние спинового стекла на частотах звукового диапазона.

Исследовано влияние термической (ТО) и термомагнитной (ТМО) • обработки на упругие и неупругие свойства аморфного сплава

^81 &11 . Изотермический отжиг АШ при Т = 723 К в течение I мин приводит к возрастанию ВТ при комнатной температуре до 30-Ю-3, что на порядок вше по сравнении с затуханием в свежезакаленном состоянии, а модуль упругости уменьшается на 34 %.

Показано, что наложение внешнего магнитного поля Н = ■ В'10^ А/м уменьшает величину ВГ в отожженном сплаве при комнатной температуре до значения Ц ' = 2 что указы-

вает на магнитную природу высокого уровня затухания.Отмечается более высокое значение модуля упругости в отожженном состоянии но сравнению с исходным при Тс 4 Т Тх , где Тс -температура Кюри, что объясняется аннигиляцией избыточного свободного объема аморфного сплава вследствие структурной релакса-

Демпфирующая способность АМС Ре8) 8И $>с5 при комнатной ллпературе после ТО составляет около 20 что позволяет отнести этот сплав к высокодемпфиругацим материалам.

Исследование амплитудной и полевой зависимостей ВГ показали, что основной вклад в затухание в аморфном ферромагнетике на частотах ^ 10^ Гц вносят "потери энергии, связанные с необратимым движением 90-градуснык доменных границ - магнитомеханнческим гистерезисом. Об этом свидетельствует наличие максимума ВГ и минимума модуля упругости на зависимостях О ( - ) и £ (£). В свежезакаленном состоянии большинство аморфных сплавов на основе ферромагнитных компонентов имеют демпфирующую способность, сравнимую с таковой для неферромагнитных сплавов, что обусловлено наличием закалочных напряжений и дефектов ближнего порядка, препятствующих перемещению доменных границ. Оценка величины внутренних напряжений О^ в предположении, что функции их распределения как и в кристаллических материалах, имеет максвелловский вид, дает снижение величины после изотермического отжига при 723 К в течение I мин от 2,30 -Ю7 до 1,38-1С7 Па. Термомагнитная обработка - отжиг при 723 К в течение I мин в магнитном поле

Н = В 10^ А/м, перпендикулярном продольной оси образца - уменьшает до 8,4 10^ Па, что составляет 1/3 01 в исходном состоянии. Показано, что оценка величины внутренних напряжений по результатам исследовании зависимости /е { Н) с использованием

выражения где 5 ~ м°ДУль упругости в поле насьпце-

ния, Да - константа магнитострикции, а /е - относительное изменение модуля упругости, дает величину по порядку величины совпадавшую со значением , полученным по результатам исследования амплитудной зависимости ВТ.

Показано, что при комнатной температуре Л Е-эффект достигает наибольшего отрицательного значения (-10 %) после ТМО, наибольший положительный ^ Е-эффект, равный 144 %, наблюдается после отжига в нулевом магнитном пале.

Приведены также результаты исследования полевой зависимости ВТ и й Е-эффекга при 77 К. Обнаружено, что после ТО затухание достигает ЗОЮ-**, а после ТМО - 45 -10"^. Отрицательный

й Е-эффект увеличивается после ТО до -18 %, положительный имеет рекордное значение - 177 %.

Для выяснения влияния ТМО на магнитоупругиэ свойства проводилось исследование доменной структуры (ДО аморфного сплава Ёе^В^ВСу как в свежезакаленном состоянии, так и после термической и термомагнитной обработки. Показано, что ДО аморфного сплава в исходном состоянии характеризуется наличием доменной структуры двух типов: полосовых доменов шириной до 30 мкм, разделенных ШО-градусньми стенками Блоха, и узких (3-5 мкм) доменов лабиринтного типа. Полосовые домены расположены перпендикулярно продольной оси образца и имеют длину около 30 мкм. Вектор спонтанной намагниченности полосовых доменов лежит в плоскости ленты и перпендикулярен ее длине, а доменов лабиринтного типа -перпендикулярен поверхности образца. На краях аморфной ленты имеются замыкающие домены с векторами' , параллельными продольной оси образца и образующими с полосовыми доменами 90->">1-дусные доменные стенки, обладающие значительной подвижностью при воздействии внесших кеханических напряжении. Анализ влияния 'ГО и Т1Ю на доменную структуру показывает, что отяиг (Тотк * 723 К, I мин),снимая напряжения, увеличивает длину полосовых доменов до 800-1000 мкм и уменьшает число областей с лабиринтной структурой на поверхности ленты а 70-80 % до 20-25 Я от обцой плодади поверхности образца. Тердемагнитиая обработка выэывее? чочгч

полное исчезновение доменов лабиринтного типа и создает одноосную индуцированную анизотропно ДС с увеличением ширины полосовых доменов.

На основании проведенных исследований в работе сделан вывод, что увеличение магнитоупругих свойств после ТМО объясняется вкладом в величину магнитоупругого взаимодействия релаксации внутрен-■ них закалочных напряжений и одноосной индуцированной анизотропии с ориентацией оси легкого намагничивания (ОЛИ) в направлении поля. Релаксация напряжений повышает однородность аморфной структуры, т.к. отжиг в интервале Тс 4 Т* Тх ( Тс - температура Кюри) способствует аннигиляции избыточного свободного объема в микроструктуре AMC. В настоящее время предполагается, что неравновесное распределение свободного объема приводит к флуктуациям плотности и образованию источников внутренних напряжений, подобных квазидислокациям.

Создание анизотропной доменной структуры при отжиге в магнитном поле, перпендикулярном продольной оси образца, обеспечивает создание определенней доменной структуры, чувствительной к механи~ чесним напряжениям. Совокупное действие вышеупомянутых факторов ириэодит к увеличение вклада в магнитоупругое взаимодействие и eciрастают затухания после ТМО ( Q ' = 38 КГ**). Демпфирующая способность Ч" AMC Fe8,BN &C.S после ТИО составляет 24

На основе анализа зависимостей ВТ и модуля упругости от амплитуды деформации и внешнего магннтного поля сделан вывод об определяющем вкладе в магнитоыеханическое затухание и А Е-эффект магнитоупругого гистерезиса.

В четвертой главе представлены экспериментальные результаты по модификации структуры и свойств железоуглеродистых сталей электрогаки пучком, а также их обсуждение. Показано, что высокие скорости нагрева и охлаждения довивающиеся при закалке с помощью электронного пучка, определяют формирование структуры и физико-механических свойств приповерхностного слоя. Приведены результаты теплофизииеского расчета процесса нагрева поверхностного слоя стали У8. Анализ расчетных кривых распределения температуры по глубине облученной зоны позволил установить наличие максимума температуры на глубине ~ 300 мкм, что соответствует области максимального знерговццеления электронного пучка. Показано, что глубина закаленной зоны и распределение в ней температуры, опре-

деляемыэ по данным теплофизического расчета, хорошо согласуются с экспериментом и подтверждаются результатами металлографического анализа. Как известно, формирование структуры в поверхностном слое сплавов системы Fe - С в нзизотсрняческих условиях характеризуется рядом особенностей, обусловленных высокими скоростями нагрева и охлаждения, а тагасе малым временем пребывания слоя выше температуры аустснизации. Отмечается, что при облучении поверхностных слоев углеродистых сталей электронным пучком концентрация углерода как в объеме слоя, так и в отдельных микрообъемах: может существенно отличаться от равновесной. Приводеш данные по исследованию локального перераспределения концентрации углерода на примере стали 20. Показано, что при облучении п квазиациабатичееком режиме концентрационная неоднородность углерода в пределах перлитного зерна" является причиной образования опаботравяцегося мартенсита ( Н/* = 7,5 ГПа) в центре бывшего перлитного зерна и структуры бей-нитного типа по ого границам. На основании оценки величины скоростей нагрева и охлаждения сделан вывод о том, что превращение ГНА в температурном интервале 1103-1420 К протекают как по флуктуационному, так и по сдвиговому механизму с образованием мотастабильного аустенита.

Обнаружено глобальное перераспределение концентрации углерода посла закалки электронным пучком в стали У8. Показано, что при оплавлении тонкого поверхностного слоя (~50 мкм) на-блгсда<;уся повышение концентрации углерода на границе "расплав-твердая фаза". Увеличение содержания углерода объясняется протеканием процесса, подобного зонной очистке при остывании слоя фронтом кристаллизации. Установлено, что при закалке из двух-' фазной зоны в поверхностном слое формируется бесструктурный мартенсит, имеющий микротвердость Ну- Э,4 ГПа. Отмечено возрастание микротвардости в области с повышенным содержанием углерода, то связывается с наличием искажения решетки мартенсита вследствие фазового наклепа. Методом рентгеноструктурного анализа исследовано влияние обработки электронным пучком на относительное изменение величины микронапрг кений (Ь) и размер областей когерентного рассеяния (ОКР) в стали У12. Показано, что облучение электронным пучком с анерговыделением ^уЭ = = 1,7 ЗДж/м обусловливает формирование мелкоигольчатой мартен-ситной структуры в центре обработанной зонн. Установлено, что

повышенное значение микротв^рдости ( Hv= а,5 ГПл) остается постоянна до глубины 0,7 мм, а размер областей когерентного рассеяния увеличивается от центра к краю облученной зоны. Установлено, что зона минимального размера ОКР ( 3,2 нм) совпадает с областью наибольшой относительной величины микронапряжений и располагается в центре зоны обработки. Таким образом, показана возможность получения структуры нанометрнческого типа в по- ■ верхносткнх слоях железоуглеродисты* сталей при закалке пяект-ронным пучком.

основные вывода

1. При исследовании температурной зависимости ВТ в области существования ферромагнитного состояния аморфного сплава

Fe5|ß|i,S.Cj обнаружено, что основным мзханизмом затухания механических колебаний является магнигомеханичэский. гистерезис, обусловленный необратимым смещением границ доменов.

2. Показано, что термическая обработка приводит к релаксации внутренних напряжений в аморфном сплаво FeSl 6)Ч Scs , а термомагнитная наряду со значительным снижением уровня внутрон-. них напряжений способствует формирования доменной структуры, .обеспечиввмщей высокую подвижность границ доменов. В результате термомагнитной обработки ЕГ при комнатной температура возрастает на порядок, а Д Е-аффект Достигает 144 %. Высокие значения демпфирующей, способности ( ^ - 20 позволяют считать АМО «

Fe j( В|ч перспективным материалом для гашения нежелательных колебаний и вибраций.

3. При температуре Тх - 610 К обнаружен максимум ВГ, связанный с переходом иэ:аморфного в кристаллическое состояние. Рост ЗГ в интервале 600 К - Тх обусловлен экспоненциальным увеличением числа вакансиоподобных дефектов, способствующих ускорение диффузии атомов в поле знакопеременных напряжений.

4. Обнаружено, что при Т ^ 25 К имеет место снижение уровня знтухания, связанное с переходом аморфного сплава ^е^ ß|y

в состояние спинового стекла. Уменьшение ВГ объясняется замораживанием магнитных моментов атомов в -AMC.

5. Установлено, что при модификации поверхности железоуглеродисты х сплавов электронным пучком происходит глобальное (в пределах слан) !! локальное (в предела?, микросхемой) перерасл-докоднт концентрации углерода.

6. Закалка поверхности железоуглеродистых сплавов электронным пучком приводит к значительному увеличению дисперсности структуры. Размер областей когерентного рассеяния в стали У12 уменьшается почти в 10 раз, прп этом зона минимального размера ОКР совпадает с рбластыи наибольшей относительной-величины микрогсннртсешЯ. Максимальная иикротвердость стали У12

( Н/ в, 5 ГПа) поело о цтютки электронным пучком на 30 % вше, чем микротвердость такой же стали при закалке традицион-мыми методаг.;/..

7. Определение глубины закаленной зоны по расчетам температурных полей в поверхностном слое материала свидетельствует о хорошем совпадении результатов эксперимента и расчетных данных, что позволяет прогнозировать режимы обработки для получения оптимальных свойств закаленного слоя.

Основные результаты диссертации опубликованы в следуоцих

работа.-;:

1. Быковский B.Ö., Золотухина В.И., Козырь И.Г. и др. Радиациоино-термнческая обработка углеродистых сталей электронным пучком в атмосфере // У1 Всесоюзное совещание: Тез. докл. У1 Всесоюзного совещания по применении ускорителей заряженных частиц ц народном хоэиПстве 11-13 октября 1988г.-- г.Ленинград, 1988.- С. 83-84.

2. Быковский В.Ф., Золотухина В.И., Козырь И.Г. и др. Структурные превращения в чугуне при его обработке электронным пучком п атмосфере // УХ Всасоозное совещание: Тез.докл. УI Всесоюзного совещания по применению ускорителей заряженных частиц в народном хозяйстве 11-13 октября i960 г. - г.Ленинград, I98B.- С. 65-56.

3. Золотухина В.П., Козырь И.Г., Шаршаков И.II. и др.

Фазовое превращение в легированных сталях при обработка электронным пучком // Модификация структуры и свойств металлических материалов электронными пучками: Тез. докл. Семинира-совещг.:;> * 6-8 июня 1989 г.- г.Липецк, 1989.- С. 12-13.

4. Золотухина В.И., Козырь И.Г., Шаршаков И. М. и Штрах-ман K.M. Микроструктура и механические свойства стали У12 поезд обработки электронным пучком J/ Модификация структуры и оыойсгв металлических материалов электронными пучками: Тез. доил. Семи-

нара-совещания 6-8 июня 1989 г. - г.Липецк, 1989 г.- С.22-23.

5. Воронин С.В., Гршценко В.5., Золотухина D.H. и др. Рентгенографическое исследование стали У12, обработанной электронны! пучком // Модификация структуры и свойств металлических материалов электронными пучками: Тез. докл. Семинара-совещания б-8 _юми 1989 Г. - г.Липецк, 1989 г. - С. 25-26.

6. Золотухина В.И., Шаршаков ИЛ. Магнигомеханическое 'затухание в аморфном сплаве Fe^E»^ §is // Новые магнитные материалы микроэлектроники: Тез. докл. ХГ1 Всесоюзной школы-семинара 30 сентября - 6 октября 1990 г. - г.Новгород, 1990 г— Ч. 2.- С. 108-109. .

7. Золотухина D.H., Шаршаков И.И., Анизотропия магнитоме-ханического затухания в аморфном сплаве Ре816,ч Sùj- // Строение и свойства металлических и плановых расплавов: Научные сообщения УП Всесоюзной конференции,- Челябинск; ЧПИ, 1990 —

Т. П-.Ч. III- С. 374-375.

ПОДПИСАНО К ПЕЧАТИ 19. II. 90 г ФОРМАТ <>U*84 1/10 ОБЪЕМ I п. л ТИРАЖ IU0 ЭКЗ. ЗАК. Лг 1249. БУМАГА ТИПОГРАФ. БЕСПЛАТНО- ЛИПЕЦК, ТИПОГРАФИЯ ЛипПИ.