Том 126, № 3 (2025)

На частотах 26–38 ГГц измерены частотные и полевые зависимости коэффициентов прохождения и отражения микроволн волн в композитном материале из опаловой матрицы с наночастицами кобальта. Экспериментально изучены явления ферромагнитного резонанса и антирезонанса. Выполнен теоретический расчет зависимостей коэффициентов прохождения и отражения от напряженности магнитного поля. Рассчитана полевая зависимость глубины проникновения микроволн в композит. Получены формулы, определяющие значения частоты и напряженности магнитных полей, соответствующих ферромагнитному резонансу и антирезонансу в композитном материале.

Теоретически исследовано пространственное распределение колебаний намагниченности и чисто спиновый ток, индуцированные в тонком слое немагнитного проводника благодаря спиновой накачке. Изучено влияние граничных условий. Если частота колебаний меньше частоты спиновой релаксации – напряжение на поверхности слоя проводника, обусловленное обратным спиновым эффектом Холла, максимально, когда толщина слоя близка к длине спиновой диффузии.

Исследовано влияние термомеханической обработки (ТМехО), включающей отжиг и охлаждение сплава под внешней сжимающей нагрузкой вдоль направления <001>, на магнитострикцию монокристалла сплава Fe–18 ат.% Ga. Полевые зависимости продольной ${\lambda }_{100}^{\parallel }$ и поперечной ${\lambda }_{100}^{\perp }$ магнитострикции измерены после ТМехО при сжимающих напряжениях 0–8 МПа. Показано, что в результате ТМехО уже при малых сжимающих напряжениях ~1 МПа происходит существенное изменение магнитоупругого поведения монокристалла сплава. Продольная компонента магнитострикции ${\lambda }_{100}^{\parallel }$ возрастает, а поперечная ${\lambda }_{100}^{\perp }$ (по модулю) уменьшается, в то время как полная магнитострикция ${\lambda }_{\text{s}}={\lambda }_{100}^{\parallel }-{\lambda }_{100}^{\perp }$ практически не изменяется. Максимальное значение магнитострикции насыщения ${\lambda }_{100}^{\parallel }$ наблюдается после ТМехО под напряжением 2 МПа – около 280 ppm. После ТМехО при больших напряжениях ${\lambda }_{100}^{\parallel }$ находится на уровне 200 ppm, а $\left|{\lambda }_{100}^{\perp }\right|$ уменьшается и достигает нуля при 6 МПа. Наблюдаемые эффекты ТМехО объясняются направленным упорядочением пар Ga–Ga в ОЦК-решетке сплава Fe–Ga.

Рассмотрена модель кластерной структуры расплавов металлов с плотноупакованной структурой. Определен минимальный размер кластера в расплаве при температуре плавления кристалла. Используя 3-атомную цепочку частиц (в модели твердого тела Френкеля), взаимодействующих с парным потенциалом Морзе, можно получить оценку параметра, определяющего энергию взаимодействия частиц в цепочке. Полученное при этом значение меньше значения, соответствующего критической точке фазового перехода порядок–беспорядок для межкластерных границ в 2-мерной системе. Найдено, что изменение энергии 3-мерной системы в функции ее температуры имеет точку перегиба при значении, соответствующем структурному разупорядочению системы – критической точке фазового перехода порядок–беспорядок для двумерного слоя граничных узлов.

Атомная структура монокристаллических образцов магнитомягких сплавов Fe–9 ат.% Ga (область A2-фазы), подвергнутых различным термическим обработкам: 1– закалка в воду из парамагнитного состояния, 2 – отжиг в ферромагнитном состоянии, 3 – термомагнитная обработка (ТМО) и 4 – термомеханическая обработка (ТМехО), исследована методом рентгеновской дифракции. В дифрактограммах всех образцов после разных термических обработок наблюдаются диффузные пики, которые являются вкладом от небольших расположенных хаотично кластеров B2-типа. Отдельный B2-кластер состоит из пары ОЦК-ячеек, центрированных атомами Ga. Ось пары ориентирована параллельно одной из осей легкого намагничивания <100>. Показано, что ширина диффузных пиков, измеренных при сканировании вдоль оси [001], уменьшается, и следовательно средний размер B2-кластеров вдоль этой оси увеличивается в зависимости от обработки в последовательности 1–2–3–4. Полученные результаты свидетельствуют о перестройке ближнего порядка под действием ТМО и ТМехО.

Представлены результаты разработки модели для прогнозирования поведения стали ферритно-мартенситного класса на всех этапах ползучести. В качестве решения предложен модифицированный метод θ-проекции. Основные преимущества метода включают возможность моделирования кривых ползучести на всех стадиях процесса в широком диапазоне температур и напряжений (что сокращает необходимость проведения длительных испытаний), возможность валидации расчетов через определение времени до разрушения и возможность прогнозировать стационарную скорость ползучести. Несмотря на эффективность предложенного подхода, отмечены некоторые ограничения, в частности в точности моделирования. Более высокая точность может быть достигнута дополнительными расчетами с использованием модели типа “механическое уравнение состояния” Работнова.

Методом просвечивающей электронной микроскопии проведен анализ феррито-бейнитной структуры трубной стали категории прочности Х70. Сталь была произведена по технологии термомеханической контролируемой обработки и эксплуатировалась в составе магистрального газопровода в течение 40 лет. Показано, что при эксплуатации в структуре стали развиваются процессы деформационного старения, которые существенно изменяют состояние тонкой структуры каждой из фазовых составляющих.