Уральские физики-экспериментаторы ИФМ УрО РАН (г. Екатеринбург) при помощи мёссбауэровского метода выявляют основные закономерности фазовых превращений на атомном уровне в железосодержащих сплавах и соединениях, которые возникают при воздействии интенсивной деформации. Полученные результаты помогают разработать физические основы для создания новых нанокристаллических материалов с улучшенными физико-механическими свойствами.

При создании новых материалов, обладающих особыми физическими свойствами, столь необходимыми в промышленности и металлургии (например, жаропрочная реакторная сталь), практикуется применение интенсивной холодной (низкотемпературной) пластической деформации (ИХПД). Однако здесь важно учитывать так называемые сдвиговые и диффузионные структурно-фазовые переходы атомов в изучаемых сплавах и соединениях. Проследить за структурообразованием помогают экспериментальные исследования. На субмикро- и наномасштабных уровнях это позволяет выявить перераспределение атомов, участие дефектов, неоднородности состава и высокие напряжения в структуре.

Специалисты Института физики металлов представляют новые экспериментальные данные, которые раскрывают механизм и закономерности фазовых и структурных превращений, происходящих при ИХПД в железосодержащих сплавах и соединениях. Кроме того, ученые разрабатывают технологически более экономичный способ азотирования сталей для производства, а также исследуют поведение азотсодержащих материалов в условиях экстремальных деформационных нагрузок.

Сотрудники Института физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения РАН (ИФМ УрО РАН) (г. Екатеринбург) – доктор физ.-мат наук, главный научный сотрудник лаборатории механических свойств Валерий Александрович Шабашов и кандидат физ.-мат наук, старший научный сотрудник лаборатории механических свойств Кирилл Александрович Козлов – рассказали, в чем заключаются методы деформационного воздействия и старения, как это отражается на сплавах замещения, а также, как влияет деформация на сплавы с большим содержанием элементов внедрения и как происходит синтез азотистых сталей и композитов, что в дальнейшем дает возможность модифицировать конструкции и создавать металлические материалы с уникальными функциональными свойствами.

В фундаментальной физике размерный эффект является принципиальным, определяющим физические законы, например, законы классической (для макросистем) и квантовой (для микросистем) механики. В современной науке о материалах внимание ученых и инженеров привлечено к физическим эффектам, связанным со снижением размера элементов структуры до наномасштабного уровня. Одним из способов получения нанокристаллических материалов является использование сверхвысоких пластических деформаций.

Физические закономерности деформационного измельчения металлических материалов до субмикро- и нанокристаллического размера были описаны в работах отечественных ученых, например, В.В. Рыбина, А.М. Глейзера, М.А. Штремеля, В.В. Сагаразде, Ю.Н. Горностырева и др.

В частности, в работах А.М. Глейзера с соавторами были сформулированы некоторые физические принципы эволюции структуры металлических материалов при сверхвысокой (мега) пластической деформации при температурах Т <0 плавления. Сам термин мега-пластической деформации был определен как условие, при котором диссипация большой механической энергии системой не может реализоваться за счет движения дислокаций, и в процесс включаются иные каналы релаксации механической энергии системы – такие как динамическая рекристаллизация, диффузия и др.

В цикле представленных работ рассматриваются процессы атомного массопереноса в условиях измельчения элементов структуры (зерен), индуцированные сверхвысокой пластической деформацией.