Мартенситне перетворення в крицях і стопах на основі Fe–Ni-інварів

І. В. Золотаревський, В. Ю. Ольшанецький, М. О. Щетініна

Національний університет «Запорізька політехніка», вул. Жуковського, 64, 69063 Запоріжжя, Україна

Отримано: 24.04.2023; остаточний варіант - 08.05.2023. Завантажити: PDF

Бінарні залізоніклеві стопи є зручною модельною системою, на якій упродовж значного періоду досліджується мартенситне $\gamma \leftrightarrow \alpha$-перетворення в стопах заліза. Разом з тим, ці стопи є класичними інварами та широко досліджуються в зв’язку з «інварною проблемою». До недавнього часу «особливості мартенситного перетворення в стопах заліза» й «інварна проблема» розглядалися окремо. Врахування впливу магнетного стану аустеніту на мартенситне перетворення привело до відкриття іншого механізму — «магнетного $\gamma \rightarrow \alpha$-переходу». Метою роботи є пошук центрів мартенситного перетворення в даних матеріялах. Передбачається, що в крицях і стопах заліза є три види мартенситних точок, кожна з яких має свій характерний фізичний зміст і приводить до одного з наступних переходів: «ізотермічного», «звичайного атермічного» та «магнетного атермічного». Перші два $\gamma \leftrightarrow \alpha$-переходи реалізуються на дислокаційних зародках, які формуються на основі наявних в аустеніті дефектів кристалічної структури. Магнетний перехід виникає на магнетних концентраційних неоднорідностях з дезорієнтованою магнетною структурою, що утворюється в результаті конкуренції взаємодій атомів Феруму (антиферомагнетизм) і Ніклю (феромагнетизм). Вимушена магнетострикція у парапроцесі та спонтанна магнетострикція нижче точки Кюрі приводять до збільшення міжатомової віддалі та виникнення колінеарного феромагнетизму в цих неоднорідностях зі зміною координаційного числа від 12 до 8. Сильний всебічний тиск зменшує міжатомову віддаль і веде до утворення колінеарного антиферомагнетизму та стабілізації $\gamma$-фази. Сучасні уявлення про критичні розміри дислокаційних зародків, вище яких спостерігається лавиноподібний ріст їх, і розміри магнетних неоднорідностей (по об’єму) в системі Fe–Ni свідчать про величини одного порядку. Експериментальним критерієм магнетного $\gamma \rightarrow \alpha$-переходу в крицях і стопах на основі Fe–Ni-інварів є аномально велика величина зміщення мартенситної точки в сильному магнетному полі: $\Delta M_{s}/\Delta H \geqslant$ 3 К/(МА/м).

Ключові слова: інварні властивості аустеніту, магнетний мартенситний перехід, дислокаційні та магнетні зародки мартенситу, вимушена та спонтанна магнетострикції, центри нової фази.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v45/i05/0699.html

PACS: 61.72.Lk, 64.70.kd, 75.30.Kz, 75.50.Bb, 75.60.Ej, 81.30.Kf, 82.60.Nh


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. L. Kaufman and M. Cohen, Progress in Metal Physics, 7: 165 (1958). Crossref
  2. Ю. Н. Петров, Український фізичний журнал, 16, № 9: 1409 (1971).
  3. Ю. Н. Петров, Доклады международной конференции «ICOMAT-77» (16–20 мая 1977 г.) (Киев: 1978), с. 64.
  4. G. B. Olson and M. Cohen, Met. Trans. A, 7A: 1897 (1976). Crossref
  5. J. C. Fisher, J. H. Hollomon, and D. Turnbull, JOM, 1: 691 (1949). Crossref
  6. R. G. Davies and C. L. Magee, Metall. Trans., 1: 2927 (1970). Crossref
  7. R. G. Davies and C. L. Magee, Metall. Trans., 2: 1939 (1971). Crossref
  8. И. Я. Георгиева, О. П. Максимова, Физ. мет. металловед., 32, № 2: 364 (1971).
  9. G. F. Bolling and R. H. Richman, Phil. Mag., 19: 247 (1969). Crossref
  10. В. Л. Седов, Антиферромагнетизм гамма-железа. Проблема инвара (Москва: Наука: 1987).
  11. С. В. Григорьев, Исследование критических явлений вблизи точки Кюри в инварных железо-никелевых сплавах поляризованными нейтронами (Aвтореф. дис.  канд. физ.-мат. наук) (Санкт-Петербург: Институт ядерной физики: 1998).
  12. А. З. Меньшиков, В. А. Шестаков, Физ. мет. металловед., 43, № 4: 722 (1977).
  13. В. И. Гоманьков, Е. В. Козис, Б. Н. Мохов, Докл. АН СССР, 225: 807 (1975).
  14. И. В. Золотаревский, Н. С. Косенко, М. А. Кривоглаз, Металлофизика, 1, № 2: 17 (1979).
  15. И. В. Золотаревский, Новые материалы и технологии в металлургии и машиностроении, № 2: 22 (2020).
  16. І. В. Золотаревський, Металофіз. новітні технол., 44, № 2: 159 (2022). Crossref
  17. И. В. Золотаревский, М. О. Щетинина, А. И. Золотаревский, Физ. мет. металловед., 122, № 2: 138 (2021).
  18. Л. Н. Ромашев, А. А. Леонтьев, В. М. Счастливцев, В. Д. Садовский, Физ. мет. металловед., 57, № 4: 768 (1984).
  19. T. Kakeshita, K. Shimizu, S. Funada, and M. Date, Acta Metal., 33, No. 8: 1381 (1985). Crossref
  20. М. А. Кривоглаз, В. Д. Садовский, Физ. мет. металловед., 18, № 4: 502 (1964).
  21. Л. Н. Ромашев, А. А. Леонтьев, В. Д. Садовский, Физ. мет. металловед., 66, № 5: 935 (1988).
  22. В. М. Счастливцев, Л. Н. Ромашев, В. Д. Садовский, Физ. мет. металловед., 67, № 4: 629 (1989).
  23. И. Г. Факидов, Л. Д. Ворончихин, Э. А. Завадский, А. М. Бурханов, Физ. мет. металловед., 19, № 6: 852 (1965).
  24. Е. А. Фокина, Л. В. Смирнов, В. Д. Садовский, Физ. мет. металловед., 27, № 4: 756 (1969).
  25. В. Д. Садовский, П. А. Малинен, Л. А. Мельников, МиТОМ, № 9: 30 (1972).
  26. В. М. Счастливцев, Ю. В. Калетина, Е. А. Фокина, А. В. Королев, В. В. Марченков, Физ. мет. металловед., 91, № 2: 61 (2001).
  27. E. X. Sun, D. Z. Yang, T. Y. Hsu, F. M. Yang, and Y. W. Zhao, ISIJ Int., 29, No. 2: 154 (1989). Crossref
  28. T. Kakeshita, K. Shimizu, S. Kijima, Z. Yu, and M. Date, Trans. Jpn. Inst. Met., 26, No. 9: 630 (1985). Crossref
  29. T. Kakeshita, K. Shimizu, S. Funada, and M. Date, Trans. Jpn. Inst. Met., 25, No. 12: 837 (1984). Crossref
  30. G. Oomi and N. Mōri, J. Phys. Soc. Jpn., 50, No. 9: 2924 (1981). Crossref
  31. А. И. Захаров, А. З. Меньшиков, А. С. Уралов, Физ. мет. металловед., 36, № 6: 1306 (1973).
  32. И. В. Золотаревский, Металлофиз. новейшие технол., 37, № 5: 625 (2015). Crossref
  33. Е. С. Боровик, А. С. Мильнер, Лекции по магнетизму (Харьков: ХГУ: 1966).
  34. А. А. Галкин, Э. А. Завадский, В. М. Смирнов, В. И. Вальков, Докл. АН СССР, 218, № 3: 552 (1974).
  35. И. В. Золотаревский, С. В. Лоскутов, В. К. Манько, С. В. Сейдаметов, Физ. мет. металловед., 108, № 2: 147 (2009).
  36. И. В. Золотаревский, С. В. Лоскутов, М. О. Щетинина, Физ. мет. металловед., 119, № 8: 794 (2018).