Материалы микроэлектроники (стр. 9 )

Процесс распада в МК материале имеет четырехстадийный характер. На первой и второй стадии, исходя из параметров уравнения Аврами, происходит зарождение и рост частиц, контролируемый диффузией хрома по границам зерен. На третьей и четвертой стадиях – зарождение и рост частиц, контролируемый объемной диффузией.

В литом материале процесс распада имеет трехстадийный характер. Первая стадия соответствует росту частиц, выделившихся при литье. Процесс контролируется объемной диффузией. На второй и третьей стадиях – наблюдается зарождение и рост частиц в объеме зерен.

В результате проведенной работы аттестовано исходное состояние исследованных сплавов. Показаны принципиальные отличия в кинетике распада литого и МК материалов. Так, в МК сплаве появляются новые процессы с малыми инкубационными периодами, что обусловлено специфической микроструктурой материала.

Авторы выражают признательность за поддержку Международному научно-техническому центру ISTC (грант 2809), Российскому Фонду Фундаментальных Исследований РФФИ (грант 03-02-16923), программе Фундаментальных исследований РАН «Фундаментальные проблемы физики и химии наноразмерных систем и наноматериалов», а также Научно-образовательному центру «Физика твердотельных наноструктур» Нижегородского государственного университета им. (НОЦ ФТНС ННГУ) и программе «Фундаментальные исследования в высшем образовании» (BRHE).

ВЛИЯНИЕ ПРОЦЕССА ДЕФОРМАЦИОННОГО СТАРЕНИЯ НА СТРУКТУРУ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОНСТРУКЦИОННЫХ МАЛОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

, ,

Нижегородский государственный университет им. , Нижний Новгород

В работе исследовано влияние процесса деформационного старения на структуру и физико-механические свойства низкоуглеродистых малолегированных сталей, используемых для изготовления труб магистральных газопроводов.

Объектами исследования служили стали марок 09Г2С, 17Г1С, 14ХГС, 09Г2ФБ. Стали имели феррито-перлитную структуру и были изготовлены по технологии нормализованного проката.

Для исследования структуры сталей использовались стандартные методы оптической микроскопии (металлографии). Для исследования склонности сталей к коррозионному растрескиванию под напряжением (стресс-коррозии) использовалась методика испытаний на трехточечный изгиб. Измерение коррозионной стойкости сталей проводилось путем измерения величины скорости коррозии при переменном погружении образцов в агрессивную среду. Исследование усталостных свойств образцов проводилось на гладких образцах по схеме «изгиб с вращением».

Проведенные усталостные испытания показали, что старение приводит к уменьшению предела усталости s-1 и при заданном уровне напряжений к снижению числа циклов до разрушения N*.

Показано, что увеличение степени старения стали приводит к снижению параметров ее стресс-коррозионной стойкости. При увеличении степени старения наблюдается монотонное увеличение числа и размеров образующихся трещин. Показано, что зависимость числа и размеров трещин от величины приложенного напряжения имеет немонотонный характер – при напряжениях сопоставимых с величиной предела макроупругости на возрастающих зависимостях числа и размеров трещин от величины приложенного напряжения наблюдается минимум. Установлено, что стресс-коррозионные трещины развиваются преимущественно по границам зерен. Показано, что с увеличением степени старения склонность стали к равномерной коррозии изменяется немонотонно. Проведенные металлографические исследования структуры показали, что при увеличении степени старения происходит частичный распад твердого раствора феррита и образование структурно-свободного цементита по границам зерен феррита.

Для объяснения наблюдаемых закономерностей предложены модель деформационного старения трубных сталей, а также модель влияния старения на коррозионные и стресс-коррозионные свойства трубных сталей.

Теоретическое исследование влияния легирования на температуру рекристаллизации металлов

Нижегородский государственный университет им. ,

Нижний Новгород

Проведен анализ экспериментальных и теоретических работ, описывающих закономерности влияния легирования на температуру рекристаллизации Tr, который показал, что характер зависимости Tr от содержания легирующих добавок определяется следующими основными параметрами: 1) коэффициент распределения Kc, 2) предельная растворимость легирующего элемента Cp, 3) коэффициент диффузии.

Разработаны модели описания влияния малых концентраций легирующих добавок на Tr с помощью зависимостей подвижности и силы торможения границ зерен от содержания легирующих элементов (ЛЭ).

При концентрациях C<Cp (в объеме зерен и в границах) атомы ЛЭ изменяют диффузионные параметры границ зерен, определяющие их подвижность, что может приводить к увеличению Tr. При повышении концентрации может быть достигнут предел растворимости данного ЛЭ в объеме зерна (и/или в его границе). В этом случае в объеме (границе) зерна начинается выделение и рост частиц второй фазы, оказывающих на мигрирующие границы зерен тормозящее действие по механизму Зинера. Процессы выделения и роста частиц являются конкурирующими по своему влиянию на зависимость Tr(C). Процесс выделения частиц, доминирующий при незначительных пересыщениях, приводит к возникновению «стопоров» для движения границ зерен и повышению Tr. По мере дальнейшего увеличения концентрации ЛЭ уменьшается число потенциальных центров выделения частиц, и доминирующим процессом становится их рост за счет коагуляции. Это приводит к уменьшению Tr с ростом концентрации ЛЭ. Таким образом, модель предсказывает возможность описания сложных зависимостей Tr от концентрации ЛЭ.

Проведено детальное сопоставление модели с экспериментальными данными по влиянию легирующих добавок Ag, Ge, Mg, Ni, Zn, Zr на температуру рекристаллизации Cu и легирующих добавок Cr, Cu, Fe, Mn, Ti, Zr на температуру рекристаллизации Al. Показано удовлетворительное согласие модели с экспериментом.

Автор выражает признательность за поддержку Международному научно-техническому центру ISTC (грант 2809), Российскому Фонду Фундаментальных Исследований РФФИ (грант 03-02-16923), а также Научно-образовательному центру «Физика твердотельных наноструктур» Нижегородского государственного университета им. (НОЦ ФТНС ННГУ) и программе «Фундаментальные исследования в высшем образовании» (BRHE).

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИТОГО И МИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ЗАЭВТЕКТИЧЕСКОГО Al-Si СПЛАВА МЕТОДОМ МИКРОТВЕРДОСТИ

Нижегородский государственный университет им. ,

Нижний Новгород

В работе проведены исследования алюминиевого сплава Al-18%Si-1.5Cu в двух состояниях: литом и микрокристаллическом. Литой материал получен по технологии инвертированного литья с использованием ультразвуковой обработки сплава. Микрокристаллическое (МК) состояние получено по технологии равноканального углового прессования (РКУП). Скорость прессования заготовки размерами 22×22×165 мм3 составляла 0.4 мм/с. Литые образцы были подвергнуты 6 циклам РКУП при температуре 420 °С. В результате РКУП в сплавах была получена однородная микрокристаллическая структура со средним размером зерна порядка 2-3 мкм.

Экспериментальные измерения микротвердости производились на приборе ПМТ-3. Разработана методика исследования микротвердости в сильно неоднородном заэвтектическом алюминиево-кремниевом сплаве, состоящая в проведение измерений в структурно-идентичных областях.

Получен ряд экспериментальных зависимостей микротвердости литого и МК образцов от нагрузки, различных видов термообработки и температуры предварительного отжига (интервал температур 25-550 °С). Было проведено измерение микротвердости МК образцов, предварительно отожженных и естественно состаренных в течение двух лет.

Анализ полученных результатов показывает, что зависимость микротвердости от нагрузки имеет нелинейный двухстадийный характер. Первая стадия (стадия роста микротвердости), наблюдаемая при малых нагрузках (менее 20 гс), нуждается в дополнительном исследовании. На второй (стационарной) стадии микротвердость литого материала выше микротвердости МК сплава на 20%. Повышение температуры предварительного отжига до °С приводит к увеличению микротвердости литого и МК сплавов на 35% и 25%, соответственно. Наблюдалось незначительное увеличение микротвердости после естественного старения на образцах, отожженных при температурах 500 и 550 °С. Указанные эффекты упрочнения заэвтектического Al-Si сплава могут быть объяснены влиянием дисперсных частиц фазы .

исследование джозефсоновских контактов из высокотемпературных сверхпроводников в поле резонатора фабри-перо

1, 1, 2

1Нижегородский государственный университет им. ,

Н. Новгород

2Forschungszentrum Jülich, Jülich

Одной из основных задач исследования электрофизических свойств джозефсоновских контактов (ДК) является синхронизация больших массивов ДК в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах волн. Особый интерес представляет использование таких массивов на основе высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) в метрологии постоянного напряжения. В предыдущих исследованиях устройствами, подводящими СВЧ мощность к контактам, преимущественно являлись щелевые и копланарные СВЧ линии передачи [1]. В настоящей работе впервые изучалась возможность синхронизации ДК, включенных в резонатор открытого типа – резонатор Фабри-Перо.

В работе были экспериментально исследованы СВЧ свойства резонатора Фабри-Перо, пригодного для измерений при температуре жидкого азота в стандартном транспортном Дьюаре. ДК изготовлялись в Исследовательском Центре Юлих2 на основе бипленки из ВТСП YBа2Cu3O7-x (200 нм) и шунтирующего золотого покрытия (1000 нм) на бикристаллической диэлектрической подложке.