3 / 12
Физическое моделирование получения наноструктур в сплавах
…
3
эффективным оказался метод, который базируется на моделировании
процессов формирования наноструктур в магнитно-упорядоченных
сплавах на основе железа, никеля и хрома [9–11]. При таком подходе
огромное множество натурных экспериментов заменяют вычисли-
тельными экспериментами, с помощью которых ищется оптимальное
решение задачи. По результатам расчетов выбирают оптимальные
составы сплавов и параметры их термообработки, с ними и проводят
затем небольшое число экспериментов. Такой подход значительно эко-
номит время и средства по сравнению с методом экспериментального
поиска, который заключается в подборе составов и параметров термо-
обработок и не позволяет найти оптимальное, истинное решение.
Указанный метод был успешно применен при моделировании
формирования наноструктур для случая разработки высококоэрци-
тивных и полужестких сплавов на основе системы Fe–Cr–Co. В дан-
ной работе рассмотрены перспективы его применения при разработке
схем термообработок сплавов высокого демпфирования.
Главные типы структуры в сплавах на основе Fe–Cr–Co.
В системе Fe–Cr–Co за счет проведения термообработки при разных
температурах даже на сплаве одного состава можно сформировать
12 основных и множество переходных типов структуры, они системати-
зированы в работе [6]. При высокой температуре (700…500 ºС) в этой
системе происходит распад твердого альфа-раствора с ОЦК-решеткой
на две фазы: 1) ферромагнитную, состоящую в основном из Fe и Co; 2)
парамагнитную, состоящую в основном из хрома [4, 5]. Асимметричная
форма области расслоения с острым гребнем (рис. 1) позволяет даже на
сплаве одного состава получать три типа наноструктур:
1) изолированные выделения ферромагнитной фазы в парамаг-
нитной матрице;
2) взаимопроникающие области фаз;
3) изолированные выделения парамагнитной фазы в ферромаг-
нитной матрице.
Поверхность раздела областей фаз и связанная с ней поверх-
ностная энергия минимальны, если в виде изолированных выделений
выпадает фаза с меньшей объемной долей.
В сплавах на основе Fe–Cr–Co образовавшиеся фазы
1
и
2
обла-
дают близкими значениями параметров решетки, из-за чего фазы ко-
герентно связаны между собой, так что кристаллическая решетка не
нарушается на границе раздела фаз. Изменять разность параметров ре-
шетки фаз и связанную с ней энергию упругих деформаций их кристал-
лических решеток можно путем легирования сплавов Fe–Cr–Co четвер-
тым элементом. Молибден и вольфрам распределяются в парамагнит-
ную фазу с бóльшим параметром решетки и увеличивают разность
параметров решетки фаз, а Al, Nb, Ti, V и ряд других элементов распре-
деляются в ферромагнитную фазу с меньшим параметром решетки