Крапошин Валентин Сидорович

Установлено влияние предварительной термообработки (отжиг 950°С, 0,5 ч с охлаждением с печью+отпуск в интервале 500-700°С) на твердость  азотированного слоя стали 38Х2МЮА (азотирование при 500°С, 30 ч). Аналогичные результаты получены на модельном безуглеродистом сплаве  Fe-4%Сr.  Методом ядерной гамма-резонансной спектроскопии (эффект Мёссбауэра) на модельном сплаве установлено  образование  кластеров Fe-Cr в процессе охлаждения от 950°С и последующего отпуска. Образование кластеров влияет на размер и количество частиц нитрида хрома, формирующихся при последующем азотировании при 500°С.  В зависимости от режима  термообработки перед азотированием, кластеры Fe-Cr характеризуются разным заселением атомами хрома первой и второй координационных сфер железа.  Согласно спектрам Мёссбауэра после отжига при 950°С и отпуска 550°С, 10 ч перед азотированием в структуре твердого раствора формируются  кластеры, соответствующие кристаллическому строению σ-фазы системы Fe-Cr: полиэдры Франка-Касперы с 14 вершинами.

Для твердых растворов Pd-Mn  и Cu-Mn, проявляющих эффекты спинового стекла и гигантского магнитного момента в рамках теории функционала плотности выполнены расчеты свободной энергии при 0 К, распределения электронной плотности и магнитного момента. Предполагали, что в твердом растворе присутствовали кластеры из 2, 3 или 4 ионов марганца (гантели, треугольники или тетраэдры). Во всех случаях образование кластеров стабилизирует твердый раствор, а величина гигантского магнитного момента оказалась зависящей от строения кластеров. В растворах Pd-Mn  наибольшая величина магнитного момента на ион марганца (7,2 магнетона Бора) соответствует размещению ионов марганца в вершинах тетраэдра, ребра которого представляют собой цепочку Mn-Pd-Pd-Mn. В растворах меди наибольшая величина гигантского магнитного  момента (4,2 магнетона Бора) соответствует  единичному иону марганца. Сделан вывод, что области твердых растворов в системах Pd-Mn и  Cu-Mn  соответствуют состояниям коллоидного твердого раствора.

Показано, что существуют особые полиэдры (кластеры) или объединения полиэдров (кластеров), которые являются структурными реализациями конструкций алгебраической геометрии. Рассмотрен алгоритм вывода графов особого класса простых 24-вершинных 14-гранных полиэдров с 4-, 5- и 6-угольными гранями и впервые выведен граф полиэдра, который обладает одной 4-угольной гранью и не является параллелоэдром. Установлено, что полиэдры этого класса определяют возможные в интерметаллидах канонический и неканонические 14-вершиные полиэдры Франка-Каспера. Применяемый аппарат позволяет более полно определять симметрию широкого класса упорядоченных (не обязательно кристаллических) тетракоординированных (клатратных, алмазоподобных и т.п.) и тетраэдрических (металлических и т.п.) структур, в том числе и находящихся в наноструктурированном состоянии.

Симметрия кристалла клатрата может быть адекватно отображена в рамках аппарата, основанного на конструкциях, а не Федоровской кристаллографической группой. В качестве основы описания тетраэдрических и тетракоординированных структур предлагается использовать аппарат алгебраической геометрии и топологии. В рамках такого описания любая структура является объединением геликоидов (стержней) из полиэдров – полостей клатратов или координационных полиэдров интерметаллидов.  Решетка кристалла возникает лишь как вариант объединения геликоидов. Кристаллические структуры клатратов (газогидратов и интерметаллидов) описаны как объединение геликоидов с нецелочисленными поворотными осями 10/3, 12/5 и 15/4. Структура клатрата IX (Ba₂₄Ge₁₀₀) впервые определенакак дуальная к структуре β-Mn.

Предложена новая модель размещения углерода в кристаллической структуре аустенита, основанная на равенстве периодов решеток алмаза и аустенита.  Углерод растворяется в аустените в виде центрированного тетраэдра, представляющего собой фрагмент структуры алмаза. Вершины углеродного тетраэдра размешаются в узлах решетки аустенита, пятый атом углерода оказывается в центре углеродного тетраэдра, не вызывая искажений решетки аустенита. Модель подтверждается экспериментальными данными по ядерной гамма-спектроскопии и согласуется с предложенной ранее единой моделью перлитного и мартенситного превращений аустенита как множественного двойникования аустенита по плоскости (113).