Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Проведена интенсивная пластическая деформация (ИПД) двойных сплавов меди систем Cu-Ag, Cu-Sn, Cu-In. Для этого были выбраны сплавы Cu − 8 вес.% Ag, Cu − 14 вес. % Sn и Cu– 22 вес. % In. Для получения различных исходных состояний сплавы отжигались при двух различных температурах, Cu − 8 вес.% Ag при 500°C, 770ч и при 790°C, 1530ч, Cu − 14 вес. % Sn при 320°C, 1200ч и при 500°C, 894ч, Cu– 22 вес. % In при 350°C, 553ч и при 520°C, 553ч. Таким образом были подготовлены образцы сплава Cu–Ag с исходным содержанием Ag Сinit от почти нулевого до 8 вес.% Ag, сплава Cu−Sn с исходным содержанием Sn Сinit от почти нулевого до 14 вес. % Sn, и с выделениями интерметаллических фаз Юм-Розери ε или δ и сплава Cu–In с исходным содержанием In Сinit от почти нулевого до 22 вес. % In и с выделениями фазы δ-фазы (Cu70In30). В качестве метода ИПД обработки выбрано кручение под высоким давлением (КВД). Среди методов получения нанокристаллических материалов кручение под высоким давлением, принадлежащие к семейству методов интенсивной пластической деформации, занимает особое место, т.к. демонстрирует целый ряд преимуществ по сравнению со своими конкурентами, например, быстро и дешево производить ультрамелкозернистые и нанокристаллические материалы в достаточно больших объемах как чистых металлов, так и сплавов. В данном методе получения ультрамелкозернистых и нанокристаллических материалов не вносятся посторонние примеси, а сами материалы свободны от остаточной пористости. Деформацию проводили на наковальне Бриджмена в лунке диаметром 10 мм и высотой 0,4 мм, со скоростью 1 об/мин при комнатной температуре под давлением 6 ГПа. Количество оборотов равнялось 5. Диаметр образцов составил 10 мм, а толщина после КВД – 0,35 мм. После примерно 1,5 поворотов наковальни в матрице достигается определенная концентрация легирующего элемента Сss, характерная для установившегося режима деформации. Измеренные значения Сss составили 5,5±0,1 вес. % Ag и 13,1±0,1 вес. % Sn. В случае сплава Cu−In такой равновесной концентрации получить не удалось в силу устойчивости структуры пластинок фазы δ-фазы (Cu70In30) к растворению под действием ИПД. Если исходная концентрация Сinit в Cu матрице была ниже Сss (Сinit < Сss), она увеличивалась в сторону Сss по время КВД. Если же Сinit > Сss, то концентрация уменьшалась в сторону Сss. Мы наблюдали, что Сss не зависела от Сinit в широком интервале Сinit и, таким образом, Сss является эквифинальной. Эквифинальные значения Сss соответствуют определенным значениям равновесной растворимости серебра и олова в медной матрице и позволили оценить (повышенную) эффективную температуру как Teff (Ag) = 700±10 °C и Teff (Sn) = 400±10 °C, соответственно. Наблюдаемый феномен можно объяснить через представления неравновесной динамики открытых систем. Во время КВД разложение твердого раствора конкурирует с растворением выделений вторых фаз. В результате при определенном установившимся режиме деформации устанавливается динамическое равновесие между выделением и растворением. В данном динамическом равновесии достигается концентрация легирующего элемента в матрице Сss, характерная для установившегося режима деформации. В сплавах на основе меди полученная Teff всегда выше температуры, при которой проводится КВД и коррелирует с энтальпией активации диффузии легирующего элемента в матрице. Запланированная на 2022г деформация при комнатной температуре всех трех сплавов была проведена полностью. После чего, на основании полученных результатов, в качестве температуры деформации, отличающейся от комнатной было решено опробовать температуру кипения жидкого азота N2 77К. Поэтому в ходе первого года проекта сплав Cu − 8 вес.% Ag был деформирован при температуре 300К и при температуре 77К. Также в первом году проекта с помощью феноменологической теории Ландау, рассмотрено поведение параметра решетки в матрице на основе меди при КВД двухкомпонентных сплавов медь-кобальт. С помощью феноменологической теории Ландау проведено моделирование поведения сплавов медь-кобальт во время кручения при высоком давлении. Модель в рамках динамического и статического приближений объясняет возникновение стационарного состоя¬ния при КВД и удовлетворительно предсказывает температуру, при которой параметр решетки при КВД не меняется. Результаты настоящей работы подтверждают применимость модели Ландау для рассмотрения особенностей поведения наблюдаемых величин в двухкомпонентных кристаллах. По результатам работы опубликовано две статьи и сделано два доклада на очных конференциях.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Проведена интенсивная пластическая деформация (ИПД) двойных сплавов меди систем Cu-Ag, Cu-Sn, Cu-In. Для этого были выбраны сплавы Cu − 8 вес.% Ag, Cu − 14 вес. % Sn и Cu– 22 вес. % In. Для получения различных исходных состояний сплавы отжигались при двух различных температурах, Cu − 8 вес.% Ag при 500°C, 770ч и при 790°C, 1530ч, Cu − 14 вес. % Sn при 320°C, 1200ч и при 500°C, 894ч, Cu– 22 вес. % In при 350°C, 553ч и при 520°C, 553ч. Таким образом были подготовлены образцы сплава Cu–Ag с исходным содержанием Ag Сinit от почти нулевого до 8 вес.% Ag, сплава Cu−Sn с исходным содержанием Sn Сinit от почти нулевого до 14 вес. % Sn, и с выделениями интерметаллических фаз Юм-Розери ε или δ и сплава Cu–In с исходным содержанием In Сinit от почти нулевого до 22 вес. % In и с выделениями фазы δ-фазы (Cu70In30). В качестве метода ИПД обработки выбрано кручение под высоким давлением (КВД). Среди методов получения нанокристаллических материалов кручение под высоким давлением, принадлежащие к семейству методов интенсивной пластической деформации, занимает особое место, т.к. демонстрирует целый ряд преимуществ по сравнению со своими конкурентами, например, быстро и дешево производить ультрамелкозернистые и нанокристаллические материалы в достаточно больших объемах как чистых металлов, так и сплавов. В данном методе получения ультрамелкозернистых и нанокристаллических материалов не вносятся посторонние примеси, а сами материалы свободны от остаточной пористости. Деформацию проводили на наковальне Бриджмена в лунке диаметром 10 мм и высотой 0,4 мм, со скоростью 1 об/мин под давлением 6 ГПа. Количество оборотов равнялось 5. Диаметр образцов составил 10 мм, а толщина после КВД – 0,35 мм. В 2023г деформация проводилась при 77К (температура жидкого азота). Измерены электропроводность и микротвердость полученных сплавов Cu–Ag, Cu–In, Cu–Sn после КВД. Изучена термическая стабильность электропроводности и микротвердости сплавов Cu–Ag, Cu–In, Cu–Sn после КВД. Проведены структурные исследования (XRD, SEM, TEM, HRTEM). Выполнена общая характеристика микроструктуры и фазового состава. Микроструктура образцов в исходном состоянии и после термической и механической обработки охарактеризована с использованием XRD, SEM, TEM и HREM. На основании полученных данных определены фазовые составы и их отклонение от равновесного состояния. После примерно 1,5 поворотов наковальни в матрице достигается определенная концентрация легирующего элемента Сss, характерная для установившегося режима деформации. Измеренные значения Сss составили 5,5±0,1 вес. % Ag и 13,1±0,1 вес. % Sn. В случае сплава Cu−In такой равновесной концентрации получить не удалось в силу устойчивости структуры пластинок фазы δ-фазы (Cu70In30) к растворению под действием ИПД. Если исходная концентрация Сinit в Cu матрице была ниже Сss (Сinit < Сss), она увеличивалась в сторону Сss по время КВД. Если же Сinit > Сss, то концентрация уменьшалась в сторону Сss. Мы наблюдали, что Сss не зависела от Сinit в широком интервале Сinit и, таким образом, Сss является эквифинальной. Эквифинальные значения Сss соответствуют определенным значениям равновесной растворимости серебра и олова в медной матрице и позволили оценить (повышенную) эффективную температуру как Teff (Ag) = 700±10 °C и Teff (Sn) = 400±10 °C, соответственно. Наблюдаемый феномен можно объяснить через представления неравновесной динамики открытых систем. Во время КВД разложение твердого раствора конкурирует с растворением выделений вторых фаз. В результате при определенном установившимся режиме деформации устанавливается динамическое равновесие между выделением и растворением. В данном динамическом равновесии достигается концентрация легирующего элемента в матрице Сss, характерная для установившегося режима деформации. В сплавах на основе меди полученная Teff всегда выше температуры, при которой проводится КВД и коррелирует с энтальпией активации диффузии легирующего элемента в матрице. Запланированная на первый год деформация при комнатной температуре всех трех сплавов была проведена полностью. После чего, на основании полученных результатов, в качестве температуры деформации, отличающейся от комнатной было решено опробовать температуру кипения жидкого азота N2 77К. Поэтому в ходе первого года проекта сплав Cu − 8 вес.% Ag был деформирован при температуре 300К и при температуре 77К. Далее, во втором году проекта все остальные сплавы были также деформированы при температуре 77К. После КВД при 77 К концентрация серебра css в образце 1 составила 3 масс.% Ag, а в образце 2 - 6,5 масс.% Ag. Таким образом, оба значения были ниже, чем после КВД при 300 К. Это означает, что css = 4 масс.% Ag после КВД при 77 К было ниже, чем после КВД при 300 К. То есть, динамическое равновесие между растворением и выделением атомов серебра смещается, и выделение преобладает при 77 К. В этом случае оценка (повышенной) эффективной температуры составила Teff (Ag) = 650±10 °C. При этом была обнаружена не только эквифинальность фазового состава, но и эквифинальность размеров выделяющихся частиц Ag. После КВД образцов с разным исходным состоянием размер частиц стремился к одной величине, порядка 50нм. Также во втором году проекта изучено взаимное влияние первичного и вторичного параметров порядка при наложении кручения под высоким давлением. Рассмотрены равновесный и неравновесный случаи. Первый реализуется при непрерывном увеличении крутящего момента, а второй при изучении перехода из одного состояния в другое, описываемого бегущей волной. Рассмотрения проводилось на основе термодинамической теории Ландау. Показано, что изменение компоненты тензора деформации оказывает слабое влияние на проведение первичного параметра порядка (ПП). Однако, зависимость вторичного ПП от приложенного момента кручения следует учитывать при проведении расчетов макроскопических величин. Изучены возможные варианты изменения вторичного ПП в зависимости от величины коэффициентов НТДП, описывающих конкретный кристалл. Показан характер изменения формы колебательного процесса вторичного ПП в условиях равновесного процесса наложения КВД. Исследовано поведение вторичного ПП в адиабатических условиях при распространении кинка, обусловленного наложением КВД. Обнаружена сильная зависимость компонент тензора деформации от левосторонних краевых условий. По результатам работы в 2023г принята к печати одна статьи и сделано три доклада на очных конференциях.