- Установлено, что зарождение сверхпроводящих слоев А3В в композитах V/Cu-Ga и Nb/Cu-Sn происходит по одинаковому механизму, а именно, элемент В (Ga или Sn) диффундирует в ванадиевые или ниобиевые волокна, и после того, как достигается насыщение, в них образуются мелкие зародыши фазы А3В. По мере протекания диффузионного отжига количество и размеры этих зародышей увеличиваются, и они сливаются в единый конгломерат, в пределах которого происходит рекристаллизация с образованием практически бездефектных зерен нанометрических размеров.
- «Зародышевый» механизм образования диффузионных слоев А3В сохраняется и при легировании, но легирующие добавки вносят определенные коррективы. В частности, они переходят из одной составляющей композита (матрицы или волокон) в другую и в растущий слой, и способствуют при этом более интенсивной диффузии основного элемента (Ga или Sn).
- Установлен механизм влияния легирующих добавок на кинетику образования сверхпроводящих слоев, который заключается в следующем. Диффундируя по границам растущего слоя, легирующие элементы соединяются с присутствующими на границах примесями внедрения, в частности, с кислородом. При этом границы очищаются и становятся более подвижными, что, с одной стороны, приводит к увеличению скорости роста диффузионного слоя, а значит, и его толщины, а с другой -может способствовать увеличению размеров зерен сверхпроводящей фазы, что нежелательно. На основе этих результатов для достижения оптимальных характеристик сверхпроводников можно целенаправленно менять количество и способ введения легирующих элементов.
- Установлена корреляция между геометрией композитов Nb/Cu-Sn (формой, размерами и количеством Nb волокон), режимами диффузионных отжигов и структурой сверхпроводящих слоев, определяющих эксплуатационные характеристики многоволоконных проводников.
- Выявлены особенности структуры бронз и бронзовых матриц, полученных традиционными методами выплавки, а также плавкой дуплекс и Осрей-методом. Установлен механизм пластической деформации бронз с повышенным содержанием Sn или Ga, как в свободном состоянии, так и в условиях композита. Показано, что с повышением содержания элемента В (олова или галлия) в бронзе дислокационный механизм деформации сменяется на двойникование, причем последнее особенно характерно в присутствии волокон Nb или V, а также при легировании, способствующем понижению энергии образования дефектов упаковки (ЭДУ).
- Установлено, что высокая прочность композитов Cu-Nb обусловлена как барьерным механизмом (то есть Nb волокна нанометрических размеров действуют как барьеры на пути движения дислокаций), так и субструктурным, а именно, наличием мелких (размерами несколько нанометров) блоков внутри волокон. Обнаружено, что Nb волокна ленточной формы наряду с острой аксиальной текстурой обладают еще и ограниченной текстурой в пределах каждого волокна, характерной для прокатанного ниобия.
- Установлена возможность наноструктурирования ниобия такими методами интенсивной пластической деформации (ИПД) как равноканальное угловое прессование (РКУП) и кручение под высоким давлением (КВД). Показано, что получаемая нанокристаллическая структура термически нестабильна и рекристаллизуется при значительно более низких температурах, чем у обычного поликристаллического ниобия. Показано, что особенности свойств границ зерен ниобия после КВД по сравнению с обычным поликристаллом обусловлены не столько малыми размерами зерен как таковыми, а высокой дефектностью границ, являющейся результатом ИПД.
Е.П. Романов, С.В. Сударева, Е.Н. Попова, Т.К. Криницина. «Низкотемпературные и высокотемпературные сверхпроводники и композиты на их основе» // Екатеринбург: УрО РАН. 2009. 516 с.
Статьи, опубликованные в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК:
1.Родионова Л.А., Попова Е.Н., Сударева С.В., Романов Е.П., Никулин А. Д., Шиков А.К., Дергунова Е.А. Электронно-микроскопическое исследование структуры бронзовой матрицы композита V/Cu-Ga с пониженной пластичностью // ФММ. 1991. № 3. С. 150-157.
2.Родионова Л.А., Попова Е.Н., Сударева С.В., Романов Е.П., Воробьева А.Е., Дергунова Е.А., Малафеева О.В., Никулин А.Д., Мареев К.А., Хлебова Н.Е., Шиков А.К. Электронно-микроскопическое исследование структуры
композитов Nb/Cu-Sn с легированными титаном ниобиевыми жилами // ФММ. 1991. № 12. С. 100-110.
3.Криницина Т.П., Попова Е.Н., Сударева С.В., Романов Е.П., Никулин А.Д., Шиков А.К., Воробьева А.Е. Естественное и искусственное старение бронз, используемых в качестве матриц в композитах на основе Nb3Sn // ФММ. 1991. № 11. С. 90-98.
4.Родионова Л.А., Попова Е.Н., Сударева С.В., Воробьева А.Е., Дергунова Е.А., Шиков А.К. Структура и механические свойства легированной бронзовой матрицы сверхпроводящих композитов с Nb3Sn // ФММ. 1992. № 1. С. 93-99.
5.Попова Е.Н., Родионова Л.А., Сударева С.В., Воробьева А.Е., Дергунова Е.А., Чукин А.М., Шиков А.К., Никулин А.Д., Романов Е.П. Распределение титана в структуре разных составляющих сверхпрово-дящих композитов на основе Nb3Sn // ФММ. 1993. Т. 75. № 2. С. 112-118.
6.Попова Е.Н., Родионова Л.А., Сударева С.В., Николаева Н.В., Шиков А.К., Воробьева А.Е., Дергунова Е.А., Чукин А.М. Влияние легирования галлием на структуру и свойства сверхпроводящего композита с Nb3Sn // ФММ. 1993. Т. 75. № 2. С. 119-124.
7.Попова Е.Н., Родионова Л.А., Сударева С.В., Романов Е.П., Хлебова Н.Е., Чукин А. М. Влияние разных способов деформации на структуру бронзовой матрицы композитов на основе Nb3Sn // ФММ. 1993. Т. 76. № 2. С. 144-152.
8.Попова Е.Н., Родионова Л.А., Сударева С.В., Романов Е.П., Панцырный В.И., Потапенко И.И., Шиков А.К. Влияние легирования, режимов отжига и геометрии композитов с внутренним источником олова на структуру и свойства сверхпроводящего слоя // ФММ. 1994. Т. 77. № 4. С. 94-102.
9.Попова Е.Н., Сударева С.В., Романов Е.П., Родионова Л.А. Тонкая структура легированных многожильных композитов на основе соединений А3В и ее влияние на сверхпроводящие характеристики // ФММ. 1994. Т. 78. № 5. С. 73-84.
10.Попова Е.Н., Попов В.В., Романов Е.П., Родионова Л.А., Сударева С.В, Воробьева А.Е., Шиков А.К. Влияние легирования на кинетику формирования сверхпроводящих слоев и тонкую структуру композитов Nb/Cu-Sn // ФММ. 1996. Т. 81. № 6. С. 109-117.
11.Попова Е.Н., Родионова Л.А., Попов В.В., Сударева С.В., Романов Е.П., Воробьева А.Е., Дергунова Е.А., Шиков А.К., Панцырный В.И. Микроструктура и механизмы упрочнения композитов Cu-Nb // ФММ. 1997. Т. 84. № 5. С. 114-130.
12.Popov V.V., Popova E.N., Rodionova S.V., Romanov E.P., Sudareva S.V. Influence of doping elements on the reaction diffusion processes in Nb/Cu-Sn composites // Металлофизика и новейшие технологии. 1999. Т. 21. № 2. С. 84-88.
13.Попова Е.Н., Сударева С.В., Попов В.В., Родионова Л.А., Романов Е.П., Воробьева А.Е., Дергунова Е.А., О.В. Малафеева, Хлебова Н.Е., Шиков А.К. Особенности пластической деформации композитов Cu/Nb, Cu/Nb(Ti) и Cu-Sn/Nb(NbTi) // ФММ. 2000. Т. 90. № 2. С. 115-124.
14.Popova E.N., Popov V.V., Rodionova L.A., Romanov E.P., Sudareva S.V., Hlebova N.E., Pantsyrnyi V.I., Shikov A.K., Vorobyova A.E. Effect of annealing and doping with Zr on the structure and properties of in situ Cu-Nb composite wire // Scripta Materialia. 2002. V. 46. P. 193-198.
15.Попова Е.Н., Попов В.В., Романов Е.П., Родионова Л.А., Сударева С.В., Хлебова Н.Е., Панцырный В.И., Шиков А.К., Воробьева А.Е. Влияние легирования и режимов термомеханической обработки на структуру и свойства композитов Cu-Nb // ФММ. 2002. Т. 94. № 1. С. 80-89.
16.Попова Е.Н., Романов Е.П., Сударева С.В. Исследование сверхпроводящих композитов на основе соединений со структурой А15 и высокопрочных проводников Cu-Nb // ФММ. 2003. Т. 96. № 2. С. 31-44.
17.Popova E.N., Popov V.V., Romanov E.P., Hlebova N.E., Shikov A.K. Effect of deformation and annealing on texture parameters of composite Cu-Nb wire // Scripta Materialia. 2004. V. 51. P. 727-731.
18.Кайгородов В.Н., Попов В.В., Попова Е.Н., Романов Е.П., Т.Н. Павлов, С.А. Ефремова. Эмиссионная мессбауэровская спектроскопия границ зерен поликристаллического ниобия с использованием ядра 119mSn // ФММ, 2005. T. 100. № 1. С. 29-38.
19.Попова Е.Н., Родионова Л.А., Попов В.В., Романов Е.П., Сударева С.В., Дергунова Е.А., Воробьева А.Е., Малафеева О.В., Шиков А.К. Влияние геометрии композитов Nb/Cu-Sn и режимов диффузионного отжига на структуру нанокристаллического слоя Nb3Sn // Материаловедение. 2005. № 3. С. 14-18.
20.Попова Е.Н., Попов В.В., Родионова Л.А., Романов Е.П., Сударева С.В. Хлебова Н.Е., Панцырный В.И., Воробьева А.Е., Шиков А.К. Особенности микроструктуры и механизмы упрочнения сильнодеформированных композитов Cu-Nb // Деформация и разрушение материалов. 2005. № 2. С.31-35.
21.Попова Е.Н., Попов В.В., Романов Е.П., Пилюгин В.П. Термическая стабильность нанокристаллического ниобия, полученного интенсивной пластической деформацией // ФММ. 2006. Т. 101. № 1. С. 58-64.
22.Попов В.В., Кайгородов В.Н., Попова Е.Н., Столбовский А.В. Эмиссионная мессбауэровская спектроскопия границ зерен поли- и нанокристаллического ниобия // Изв. Российской Академии наук. Серия физическая. 2007. T. 71. C. 1280-1284.
23.Алексашин Б.А., Солонинин А.В., Королев А.В., Дякина В.П., Попова Е.Н., Романов Е.П., Сударева С.В. Изучение методами ЯМР и магнитной восприимчивости нанокристаллических сверхпроводящих слоев Nb3Sn в композитах Nb/Cu-Sn разной конструкции // ФММ. 2007. Т. 104. C. 63-71.
24.Попова Е.Н., Сударева С.В., Романов Е.П., Дергунова Е.А., Абдюханов И.М., Воробьева А.Е., Елохина Л.В. Влияние легирования на структуру бронзы с повышенным содержанием Sn // ФММ. 2007. Т. 103. С. 165-179.
25.Попова Е.Н., Попов В.В., Романов Е.П., Пилюгин В.П. Влияние степени деформации на структуру и термическую стабильность нанокристаллического ниобия, полученного сдвигом под давлением // ФММ. 2007. T. 103. C. 426-432.
Статьи, опубликованные в других изданиях:
26.Popova E.N., Popov V.V., Romanov E.P., Rodionova S.V., Sudareva S.V. Kinetics of superconducting layers formation and fine structure of Nb3Sn-based composites doped with Zn, Zr, Mg // Труды 5-й Европейской конференции «Advanced Materials and Processes and Applications - EUROMAT 97», Maastricht, Netherlands, April 1997. V. 3. P. 451-454.
27.Rodionova L.A., Popova E.N., Romanov E.P., Sudareva S.V., Pantsyrnyi V.I., Shikov A.K. Superconducting Nb3Sn-based internal-tin composites: design, heat treatment and doping. // Труды 5-й Европейской конференции «Advanced Materials and Processes and Applications - EUROMAT 97», Maastricht, Netherlands, April 1997. V. 3. P. 439-442.
28.Popova E.N., Popov V.V., Rodionova L.A., Sudareva S.V., Romanov E.P., Vorobyova A.E., Hlebova N.E., Pantsyrnyi V.I., Shikov A.K. Microstructure and texture of in situ heavily drawn Cu-Nb composites // Textures and Microstructures. 2000. V. 34. P. 263-277.
29.Попова Е.Н., Родионова Л.А., Попов В.В., Сударева С.В., Романов Е.П. Исследование ультрадисперсной структуры диффузионных слоев в сверхпроводящих композитах на основе Nb3Sn // Физикохимия ультрадисперсных систем. Сб. науч. трудов V Всероссийской конференции, Екатеринбург, 2001. Ч. II. С. 81-86.
30.Попова Е.Н., Родионова Л.А., Попов В.В., Сударева С.В., Романов Е.П., Дергунова Е.А., Малафеева О.В., Судьев С.В., Воробьева А.Е. Структура ультрадисперсных слоев Nb3Sn в сверхпроводящих композитах, получен¬ных разными методами // Проблемы нанокристаллических материалов. Сб. научных трудов, Екатеринбург, УрО РАН. 2002. С. 134-145.
31.Попов В.В., Попова Е.Н., Романов Е.П., Родионова Л.А., Сударева С.В., Хлебова Н.Е., Панцырный В.И., Воробьева А.Е., Шиков А.К. Влияние легирования на структуру высокопрочных Cu-Nb композитов с ультра¬дисперсными волокнами // Проблемы нанокристаллических материалов. Сб. научных трудов, Екатеринбург, УрО РАН, 2002. С. 145-157.
32.Kaigorodov V.N., Popov V.V., Popova E.N., Pavlov T.N., Efremova S.A. Mossbauer investigation of Sn diffusion and segregation in grain boundaries of polycrystalline Nb // Journal of Phase Equilibria and Diffusion. 2005. V. 26. No 5. P. 510-515.
33.Попова Е.Н., Родионова Л.А., Попов В.В., Сударева С.В., Романов Е.П. и др. Формирование дислокационной и зеренной структуры ниобиевых волокон в многожильных композитах Nb/Cu-Sn // Нанотехнология и физика функциональных нанокристаллических материалов. [C6. научн. трудов]. Екатеринбург: УрО РАН, 2005. Т. 1. С. 198- 210.
34.Попова Е.Н., Попов В.В., Романов Е.П., Пилюгин В.П., Тетерина Т.М. Структура и термическая стабильность нанокристаллического ниобия после интенсивной пластической деформации. - Нанотехнология и физика функциональных нанокристаллических материалов. [Сб. научн. трудов]. Екатеринбург: УрО РАН, 2005. Т. 2. C. 66-76.
35.Popova E.N., Popov V.V., Romanov E.P., Hlebova N.E., Pantsirny V.I., Shikov A.K. Effect of deformation, annealing and doping with Zr on Nb filaments nanocrystalline structure in high-strength in situ Cu-Nb composites // Defect and Diffusion Forum. 2006. V. 258-260. P. 299-304.
36.Popov V.V., Kaigorodov V.N., Popova E.N., Stolbovsky A.V. NGR Investigation of Grain-Boundary Diffusion in Poly- and Nanocrystalline Nb // Defect and Diffusion Forum. 2007. V. 263. P. 69-74.
37.Popova E.N., Popov V.V., Romanov E.P., Sudareva S.V., Dergunova E.A., Vorobyova A.E., Balaev S.M., Shikov A.K. Effect of Doping, Composite Geo¬metry and Diffusion Annealing Schedules on the Structure of Nb3Sn Layers in Nb/Cu-Sn Wires // Defect & Diffusion Forum, 2008. V. 273-276. P. 514-519.
38.Popova E.N., Popov V.V., Romanov E.P., Sudareva S.V., Dergunova E.A., Vorobyova A.E., Shikov A.K., Balaev S.M. Ti redistribution in multifilamentary Nb/Cu-Sn Composites // Defect & Diffusion Forum. 2009. V. 283-286. P. 649¬656.