Илья К. Разумов, д.ф.м.н.

https://www.researchgate.net/profile/I_Razumov/research

2023	I.Razumov, Yu.Gornostyrev. Role of Magnetism in Lattice Instability and Martensitic Transformation of Heusler Alloys // Metals 2023, 13, 843 (14 pp). Heusler alloys are subject of considerable interest because they exhibit a martensitic transformation (MT), a shape-memory effect and a giant magnetocaloric effect. As it is commonly believed, the pronounced magnetoelastic coupling plays a crucial role; however, the effect of alloy composition on MT is still under discussion. To describe the features of MT in Ni0.75􀀀xMnxGa0.25 Heusler alloys, the phenomenological model that consistently considers the magnetic and lattice degrees of freedom and their mutual interplay has been developed. The magnetic entropy contribution was estimated within the framework of the microscopic approach. The proposed model allows us to describe the dependence of the martensitic transformation start temperature Ms(x) on the Mn concentration x in reasonable agreement with the experiment.		EN
2023	И.К.Разумов. Неравновесные оболочки вокруг выделений при распаде трехкомпонентного сплава // ЖФХ 2023, том 97, №3, с.426–433 В рамках кинетической теории диффузии по вакансиям (“метод дырочного газа”) получены выражения для потоков атомов в трехкомпонентном сплаве, позволяющие из микроскопических соображений выразить кинетические коэффициенты через коэффициенты диффузии меченых атомов. При исследовании кинетики распада с привлечением этих выражений выявлены условия формирования неравновесных примесных оболочек, которые могут существенно затормаживать рост выделений и изменять свойства сплава. I.K.Razumov. Non-Equilibrium Shells around Precipitates During the Decomposition of a Three-Component Alloy // Russian Journal of Physical Chemistry A, 2023, Vol. 97, No. 3, pp. 514–520 The kinetic theory of diffusion over vacancies is used to obtain expressions for the fluxes of atoms in a three-component alloy. This hole gas approach allows us to express kinetic coefficients in terms of the coefficients of diffusion of labeled atoms from microscopic considerations. The conditions for the formation of nonequilibrium impurity shells are revealed by studying the kinetics of decomposition using these expressions. These shells can considerably inhibit the growth of precipitates and change the properties of the alloy.	RU	EN
2022	M.Petrik, I.Razumov, Yu.Gornostyrev, I.Naschetnikova and A.Popov. Kinetics of Ordering and Decomposition in Ti-Al-X (X = Si, Zr) Alloys: Monte Carlo Modeling // Materials 2022, V.15, 5722 (11 pp.) To investigate the ordering and decomposition processes in Ti-Al-X [X = Si, Zr] alloys, the Monte Carlo simulations with first-principles parametrization of interatomic interactions were employed. It was shown that the processes of ordering and the precipitation in the Ti-Al system are closely related, and the stage of homogeneous ordering precedes the formation of ordered Ti3Al particles. It was found that the duration of homogeneous ordering is very sensitive to the annealing temperature and composition of alloy, and that precipitation becomes preferable as the temperature rises. In particular, uniform ordering of alloy Ti-12 at % Al was found during long-term holding at temperature below 850 K, while annealing at 1000 K resulted in formation of ordered Ti3Al particles. The obtained results agree well with the experimental data and allow explaining the features of the microstructure formed during annealing of the Ti-Al-X alloys.		EN
2022	И.К.Разумов. Спинодальный распад сплава с сильной концентрационной зависимостью коэффициента взаимной диффузии // Физика твердого тела, 2022, том 64, вып. 1. c.19–24 Показано, что кинетика распада сплава с сильной концентрационной зависимостью коэффициента взаимной диффузии качественно отличается от широко известной кинетики спинодального распада, поскольку включает формирование метастабильных (в кинетическом смысле) выделений промежуточного состава. Концентрационная зависимость коэффициента взаимной диффузии обусловлена, в частности, различием коэффициентов примесной диффузии, а также коэффициентов самодиффузии компонентов, и усиливается с понижением температуры. В расчетах используется выражение для потока атомов компонента в отсутствие течения вещества, ранее полученное в рамках кинетической теории диффузии по вакансиям (”метод дырочного газа“). I.K.Razumov. Spinodal Decomposition of an Alloy with a Strong Concentration Dependence of the Mutual Diffusion Coefficient // Physics of the Solid State, 2022, Vol. 64, No. 1, p.18–22 It is shown that the kinetics of decomposition of an alloy with a strong concentration dependence of the mutual diffusion coefficient is qualitatively different from the widely known kinetics of spinodal decomposition, since it includes the formation of metastable (in the kinetic sense) precipitates of the intermediate composition. Concentration dependence of the mutual diffusion coefficient is particularly due to the difference in impurity diffusion coefficients, as well as component self-diffusion coefficients, and it increases as temperature decreases. The calculations use an expression for the flow of component atoms in the absence of the substance flow, obtained previously under the kinetic theory of vacancy diffusion ( ” hole gas method“).	RU	EN
2021	И.К.Разумов, Ю.Н.Горностырев. Модель распада сплава с двумя магнитными компонентами. Система ОЦК-FeCr. // ФММ, 2021, т.122, №11, с.1111–1118 Сформулирована последовательная модель распада бинарного сплава ОЦК-FeCr, учитывающая конфигурационный и магнитный вклады в свободную энергию. С использованием результатов первопринципных расчетов, проведено обобщение теории регулярных растворов с учетом вклада магнитной энтропии, концентрационной зависимости обменных взаимодействий и энергий смешения. Полученное выражение для свободной энергии позволило построить границы двухфазной области сплава ОЦК-FeCr в хорошем согласии с экспериментальными данными, а также предсказать положение спинодали, ниже которой при старте из однородного состояния следует ожидать формирования высокодисперсных состояний. I.K.Razumov, Yu.N.Gornostyrev. Model of Decomposition of Alloy with Two Magnetic Components: the BCC FeCr System // Physics of Metals and Metallography, 2021, Vol. 122, No. 11, pp. 1031–1038 A sequential model of the decomposition of the bcc FeCr binary alloy is formulated that takes into account the configurational and magnetic contributions to the free energy. Using the results of ab initio calculations, the theory of regular solutions is generalized by considering the contributions of the magnetic entropy, the concentration dependence of the exchange interactions, and the mixing energies. The resulting expression for the free energy makes it possible to construct the boundaries of the two-phase region of the bcc FeCr alloy in good agreement with the experimental data, as well as to predict the position of the spinodal, below which the formation of highly dispersed states should be expected when starting from a homogeneous state.	RU	EN
2020	И.К.Разумов. Сценарии фазовых превращений и формирование микроструктуры в стали и сплавах: роль магнетизма, легирования и влияние внешних воздействий. Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук.	RU
2020	Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук.	RU
2020	И.К. Разумов, А.Е. Ермаков, Ю.Н. Горностырев, Б.Б. Страумал. Неравновесные фазовые превращения в сплавах при интенсивной пластической деформации. // Успехи физических наук. –2020.–Т.190, №8. – С.785–810 Дан обзор результатов экспериментальных исследований и существующих теоретических представлений об аномальных фазовых превращениях в сплавах, подвергаемых интенсивной пластической деформации (ИПД). Формирующееся в результате необычное фазовое и структурное состояние определяет уникальное сочетание физико-химических свойств, привлекательных для технологических применений. Обсуждаются движущие силы и механизмы реализации аномальных превращений при ИПД в зависимости от интенсивности воздействия, состава сплавов и температуры. Среди предложенных механизмов реализации превращений мы выделяем два основных, качественно различных сценария, реализующихся в результате (i) прямого «перемешивания» атомов в полосах скольжения и (ii) благодаря ускоренной диффузии на дефектах, в локально измененных термодинамических условиях, с «замораживанием» достигнутого неравновесного состояния. На основании обобщения экспериментальных данных и представлений о смене микроскопических механизмов превращений в зависимости от температуры и/или интенсивности воздействия предложена диаграмма неравновесных стационарных состояний сплава, достигаемых при развитии фазовой и структурной неустойчивости при ИПД. Обсуждаемый подход дает возможность прогнозировать структурное состояние сплавов и соединений, контролируя термодинамические и кинетические параметры системы. I.K. Razumov, A.Y. Yermakov, Yu. N. Gornostyrev, B.B. Straumal. Nonequilibrium phase transformations in alloys under severe plastic deformation. // Physics – Uspekhi. –2020. –V.63, №8. –P.733–757. Experimental results and theoretical concepts of anomalous phase transformations in alloys under severe plastic deformation (SPD) are reviewed. The unconventional phase and structural state of alloys that emerges as a result of SPD determines the unique combination of physical and chemical properties that is of interest for various applications in technology. The driving forces and possible mechanisms that implement the anomalous transformations as a function of SPD intensity, alloy composition, and temperature are discussed. We distinguish among these mechanisms two fundamental and qualitatively different ones that are due to: (i) direct 'mixing' of atoms in slip bands or (ii) accelerated diffusion on defects under locally alternating thermodynamic conditions and subsequent `freezing' of the nonequilibrium state that is reached. Summarizing the experimental data and theoretical concepts regarding the change in microscopic transformation mechanisms as a function of temperature and/or intensity of treatment, we suggest a diagram of nonequilibrium stationary states attainable during the development of phase and structural instability under SPD. The proposed approach enables the prediction of the structural state of alloys and compounds by controlling thermodynamic and kinetic parameters of the system.	RU	EN
2019	И.К.Разумов, Ю.Н. Горностырев. Метастабильные дисперсные состояния, возникающие при распаде трехкомпонентного сплава. // Физика твердого тела. – 2019. –Т.61. –№12. –С.2462–2470. Рассмотрены условия торможения роста выделений из метастабильного пересыщенного твердого раствора, и на стадии испарения-конденсации при спинодальном распаде трехкомпонентного сплава. Показано, что эффективным механизмом торможения распада является формирование “запирающей” оболочки вокруг выделений, при условии, что в ней понижены растворимость или коэффициенты диффузии компонент сплава; cформулированы термодинамические и кинетические условия возникновения таких оболочек. Обсуждаются особенности механизмов торможения распада в конкретных сплавах. I.K. Razumov, Yu.N. Gornostyrev. Metastable Dispersed States Arising upon Three-Component Alloy Decomposition // Physics of the Solid State. – 2019. –V.61, №12. –P.2493–2502. In this paper, we consider the conditions for inhibiting the growth of precipitates from a metastable supersaturated solid solution and at the evaporation-condensation stage during spinodal decomposition of a three-component alloy. The formation of a “locking” shell around precipitates was shown to be an effective mechanism for inhibiting decomposition, provided that the solubility or diffusion coefficients of the alloy components are reduced in the shell. The thermodynamic and kinetic conditions for the appearance of such shells are formulated. The features of decomposition inhibition mechanisms in specific alloys are discussed.	RU	EN
2019	И.К. Разумов, И.Г. Шмаков. Модель распада сплава Fe-Cu с концентрационно-зависящими межатомными взаимодействиями. // Физика твердого тела. – 2019. –Т.61. –№6. –С.1031–1039. Термодинамика и кинетика распада сплава Fe-Cu исследуется в рамках простой модели с первопринципной параметризацией, учитывающей концентрационную зависимость магнитного вклада в свободную энергию. Показано, что учет различия ближнего и дальнего магнитного порядка вблизи температуры Кюри принципиально необходим для расчета предела растворимости меди в железе. Методом кинетического Монте-Карло рассчитаны предел растворимости меди в ОЦК железе и предел устойчивости однородного состояния (физическая спинодаль). Обсуждается влияние структурных дефектов (дислокации, границы зерен) на эти кривые и на кинетическую TTT (time-temperature-transformation) диаграмму.   I.K. Razumov and I.G. Shmakov. The Model of Decomposition of a Fe-Cu Alloy with Concentration-Depending Interatomic Interactions // Physics of the Solid State. – 2019. –V.61, №6. –P.952–961. The thermodynamics and kinetics of decomposition of a Fe–Cu alloy are investigated in the context of a simple ab initio parameterization model taking into account the concentration dependence of the magnetic contribution to the free energy. It is shown that taking into account a difference between the shortrange and long-range magnetic orders near the Curie temperature is very important for calculating the solubility of copper in iron. The solubility of copper in bcc iron and the stability limit of a homogeneous state (physical spinodal) are evaluated via the kinetic Monte Carlo method. The impact of structural defects (dislocations and grain boundaries) on these curves, as well as on the kinetic time–temperature—transformation (TTT) diagram, is also discussed.	RU	EN
2019	И.К. Разумов, Ю.Н. Горностырев, А.Е. Ермаков. Неравновесные диффузионные фазовые превращения в сплавах, обусловленные миграцией границ зерен и дислокаций // Физика твердого тела. – 2019. –Т.61. –№2. –С.346–356 Рассмотрены основные сценарии неравновесных диффузионных превращений, обусловленных движущимися дефектами (дислокации, границы зерен) при интенсивной пластической деформации сплавов. Показано, что изменение фазового состояния реализуется локально в области дефекта, в измененных термодинамических условиях, и достигнутое состояние замораживается после смещения дефекта в силу различия скоростей объемной диффузии и диффузии на дефекте. Поэтому в процессе воздействия сплав удаляется от состояния термодинамического равновесия, так что в зависимости от типа системы, возможны различные изменения структурно-фазового состояния, такие как разупорядочение сплава, растворение выделений равновесных фаз, появление неравновесных фаз, формирование регулярных структур. Эти эффекты могут иметь место, если обработка сплава проводится при умеренных температурах, когда объемная диффузия заморожена, а на дефектах – достаточно активна. В рамках сформулированных представлений обсуждаются явления фазовой и структурной неустойчивости, развивающиеся в условиях интенсивной пластической деформации при умеренных температурах. I.K. Razumov, Yu.N. Gornostyrev, and A.E. Ermakov. Nonequilibrium Diffusional Phase Transformations in Alloys Induced by Migration of Grain Boundaries and Dislocations // Physics of the Solid State. – 2019. –V.61, №2. –P.214–224. The main scenarios of nonequilibrium diffusional transformations induced by moving defects (dislocations, grain boundaries) in alloys under severe plastic deformation are considered. It has been shown that the phase state locally changes in the area of a defect where thermodynamic properties of alloy are locally changed, and the attained state is frozen after the displacement of a defect due to the difference between the rates of bulk diffusion and diffusion on a defect. For this reason, an alloy shifts from the state of its thermodynamic equilibrium under treatment, thus different nonequilibrium states, such as the disordering of alloy, the dissolution of equilibrium phase precipitates, the appearance of nonequilibrium phases, and the formation of regular structures, are possible depending on the type of the system. These effects may take place if the treatment of an alloy is performed at moderate temperatures, when diffusion is frozen in the bulk and rather active on defects. The phenomena of phase and structural instability developing under severe plastic deformation at moderate temperatures are considered within the framework of the proposed model.	RU	EN
2019	И.К. Разумов. Возможные механизмы формирования бейнитных колоний // Физика твердого тела. – 2019. –Т.61. –№2. –С.220–223   Обсуждаются возможные механизмы бейнитного превращения в сталях. В соответствии с известными моделями роста видманштеттова феррита, иглообразная форма бейнитных планок определяется анизотропией поверхностной энергии. Однако механизмы размножения планок в верхнем и нижнем бейните предположительно различаются. Верхний бейнит является диффузионно-контролируемым превращением, при котором возможен автокатализ перлитного типа, обусловленный образованием цементита на границе феррита. Нижний бейнит формируется при более низкой температуре бездиффузионным путем, причем ветвление выделений либо автокатализ планок могут быть обеспечены за счет понижения энергии системы при размещении структурных дефектов на интерфейсе выделений, так что существование характерного размера планки энергетически обусловлено (эффект Вейсмюллера). Совместное действие различных механизмов автокатализа приводит к многообразию возможных бейнитных форм. I.K. Razumov. Possible Mechanisms of the Formation of Bainitic Colonies. // Physics of the Solid State. – 2019. –V.61, №2. –P.80–83. The possible mechanisms of bainitic transformation in steels are discussed. According to the known models of the growth of Widmanstatten ferrite, an acicular shape of bainitic lathes is due to anisotropy in the surface energy. However, the lath replication mechanisms in upper and lower bainite presumably differ from each other. Upper bainite results from the diffusion-controlled transformation, at which the pearlitic autocatalysis due to the formation of cementite at the interface with ferrite takes place. Lower bainite is formed at a smaller temperature via the diffusionless mechanism, when the branching of precipitates or the autocatalysis of lathes can be provided by a decrease in the system energy due to the disposition of structural defects at the interfaces of precipitates, so the existence of a characteristic lath size is energetically stipulated (Weissmüller effect). The combined effect of different autocatalysis mechanisms leads to a variety of possible bainite modifications.	RU	EN
2018	И.К. Разумов, Ю.Н. Горностырев, А.Е. Ермаков. Сценарии неравновесных фазовых превращений в сплавах в зависимости от температуры и интенсивности пластической деформации // Физика металлов и металловедение. — 2018. — V. 119. — P. 1195—1202. На основе анализа экспериментальных фактов и существующих подходов сформулированы представления о закономерном изменении сценариев фазовых превращений, развивающихся при интенсивной пластической деформации. В зависимости от температуры и условий деформирования диссипация подводимой энергии может осуществляться по различным каналам (скольжение и переползание дислокаций, динамическая рекристаллизация, аморфизация, перераспределение компонент сплава), приводя к многообразию наблюдаемых фазовых и структурных состояний. Предложена диаграмма неравновесных состояний сплава, реализующихся в зависимости от условий интенсивной пластической деформации. Применимость изложенных представлений демонстрируется на широком классе сплавов и соединений. I.K. Razumov, Yu.N. Gornostyrev, A.E. Ermakov. Scenarios of Nonequilibrium Phase Transformations in Alloys Depending on the Temperature and Intensity of Plastic Deformation // Physics of Metals and Metallography. — 2018. — V. 119. — P. 1195—1202. Based on analyzing experimental data and existing theoretical approaches, this study has formulated concepts of regular change in scenarios of phase transformations developing under severe plastic deformation. Depending on the temperature and other deformation conditions, the mechanical energy supplied to the system can dissipate by various routes (dislocation glide, dynamic recrystallization, grain structure refinement, disordering, amorphization, and diffusion redistribution of alloy components), giving rise to a diversity of observed phase and structural states. A diagram of nonequilibrium states of alloy as a function of conditions of severe plastic deformation has been proposed. The applicability of the presented concepts has been demonstrated for a wide range of alloys and compounds.	RU	EN
2018	И. К. Разумов. Роль магнетизма в распаде сплава α-Fe-Cu //  Письма в ЖЭТФ. — 2018. — V. 107. — P. 383—386. Проведен анализ недавних исследований роли магнетизма в распаде сплава α-Fe-Cu из первых принципов. Показано что эффективные парные потенциалы межатомных взаимодействий, полученные ранее в рамках PDLM модели, дают сильно завышенную оценку магнитного вклада. Предложена простая модель с параметризацией из первых принципов, позволяющая рассчитать предел растворимости ОЦК и ГЦК меди в α-Fe в хорошем качественном согласии с экспериментом. I.K. Razumov. Role of magnetism in the decomposition of α-Fe-Cu alloy //  JETP Letters. — 2018. — V. 107. — P. 369—372. Recent ab initio studies of the role of magnetism in the decomposition of α-Fe–Cu alloy are analyzed. It is shown that the calculations based on effective pair potentials obtained earlier in the framework of the partial disordered-local moment model strongly overestimate the magnetic contribution. A simple model with the ab initio parametrization is formulated. It allows us to calculate the solubility limits for the bcc and fcc copper precipitates in α-Fe, which are in good qualitative agreement with the experimental data.	RU	EN
2018	И. К. Разумов. Размерные эффекты в формировании сегрегаций и зернограничный распад в нанокристаллических сплавах // Журнал физической химии. — 2018. — V. 92. — P. 1098—1104. Рассмотрено влияние размера зерна на величину зернограничных сегрегаций и морфологию выделений при распаде. Показано, что существуют критические размеры зерен, при которых распад подавляется как на границах, так и в объеме зерна. Построена обобщенная диаграмма состояний с учетом размерного фактора; предложена классификация морфологий выделений при наличии зернограничного распада. I. K. Razumov. Size effects in formation of segregation and grain-boundary decomposition in nanocrystalline alloys // Russian journal of physical chemistry A. — 2018. — V. 92. — P. 1338—1344. The effect of finite grain size on the formation of grain boundary segregations, and on the morphology of precipitates during decomposition, is studied. It is shown that in dilute solid solutions there are critical grain sizes at which decomposition is suppressed, both at the grain boundaries and in the bulk. A generalized phase-equilibrium diagram is constructed that considers the size factor, and a classification of the morphologies of precipitates during grain-boundary decomposition is suggested.	RU	EN
2017	И. К. Разумов, Ю. Н. Горностырев, М. И. Кацнельсон. К ТЕОРИИ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В ЖЕЛЕЗЕ И СТАЛИ НА ОСНОВЕ ПЕРВОПРИНЦИПНЫХ ПОДХОДОВ // ФИЗИКА МЕТАЛЛОВ И МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ, 2017, том 118, № 4, с. 380–408 Несмотря на широкое распространение новых материалов, сталь и сплавы железа по-прежнему занимают важное место в современных технологиях. Свойства стали определяются ее структурным строением (феррит, цементит, перлит, бейнит, мартенсит), которое формируется при термической обработке в результате сдвиговой перестройки решетки γ (fcc) → α (bcc) и диффузионного перераспределения углерода. Здесь мы представляем обзор недавних достижений в развитии количественной теории фазовых превращений в стали, основанной на ab initio параметризации функционала свободной энергии Гинзбурга-Ландау. Результаты компьютерного моделирования описывают закономерное изменение сценариев превращений при охлаждении от ферритного (зарождение и диффузионно-контролируемый рост α  фазы) к мартенситному случаю (сдвиговая решеточная неустойчивость γ → α). Показано, что возрастание ближнего магнитного порядка при понижении температуры играет ключевую роль в смене сценариев превращений. Phase-field моделирование в рамках обсуждаемого подхода демонстрирует типичные паттерны превращений. I. K. Razumov, Yu. N. Gornostyrev, M. I. Katsnelson. TOWARDS THE AB INITIO BASED THEORY OF PHASE TRANSFORMATIONS IN IRON AND STEEL // Physics of Metals and Metallography, 2017, Vol. 118, No. 4, pp. 362–388. Despite of the appearance of numerous new materials, the iron based alloys and steels continue to play an essential role in modern technology. The properties of a steel are determined by its structural state (ferrite, cementite, pearlite, bainite, martensite, and their combination) that is formed under thermal treatment as a result of the shear lattice reconstruction γ (fcc) → α (bcc) and carbon diffusion redistribution. We present a review on a recent progress in the development of a quantitative theory of the phase transformations and microstructure formation in steel that is based on an ab initio parameterization of the Ginzburg–Landau free energy functional. The results of computer modeling describe the regular change of transformation scenario under cooling from ferritic (nucleation and diffusion-controlled growth of the α phase) to martensitic (the shear lattice instability γ → α). It has been shown that the increase in short-range magnetic order with decreasing the temperature plays a key role in the change of transformation scenarios. Phase-field modeling in the framework of a discussed approach demonstrates the typical transformation patterns.	RU	EN
2017	И.К. Разумов. Стабилизация роста перлитной колонии в результате взаимодействия углерода с дилатациями решетки. // Физика твердого тела, 2017, том 59, вып. 10, c.1885–1891 Предложенная ранее модель перлитного превращения развивается с учетом возможного взаимодействия углерода с дилатациями решетки, возникающими в аустените вблизи перлитной колонии. Показано, что создаваемые колонией нормальные напряжения стимулируют автокатализ пластин, а тангенциальные напряжения способствуют стабилизации фронта превращения. Обсуждается механизм ветвления феррита, который может играть существенную роль в кинетике перлитного и бейнитного превращений. I.K.Razumov. Stabilization of Growth of a Pearlite Colony because of Interaction between Carbon and Lattice Dilatations // Physics of the Solid State, 2017, Vol. 59, No. 10, pp. 1906–1912. The previously proposed model of pearlite transformation develops taking into account the possible interaction between carbon and lattice dilatations arising in austenite near the pearlite colony. The normal stresses caused by the colony stimulate autocatalysis of plates, and tangential stresses promote the stabilization of the transformation front. The mechanism of ferrite branching, which can play an important role in the kinetics of pearlite and bainite transformations, is discussed.	RU	EN
2017	И.К. Разумов. Псевдоспинодаль при моделировании распада сплава методом Монте-Карло // Физика твердого тела, 2017, том 59, вып. 4, c.627–630 На основании результатов моделирования методом Монте-Карло распада в простой системе с короткодействующим потенциалом притяжения примесных атомов выдвигается гипотеза о существовании псевдоспинодали, разделяющей области гомогенного и гетерогенного зародышеобразования на фазовой диаграмме. I. K. Razumov. Pseudospinodal in the Monte Carlo Simulation of the Decomposition of an Alloy // Physics of the Solid State, 2017, Vol. 59, No. 4, pp. 639–643. A hypothesis about the existence of a pseudospinodal separating the homogeneous and heterogeneous nucleation regions in the phase diagram of a binary alloy has been proposed on the basis of the results obtained from the Monte Carlo simulation of the decomposition in a simple system with a short-range attractive potential of the impurity atoms.	RU	EN
2017	I. K. Razumov, Yu. N. Gornostyrev, M. I. Katsnelson. Autocatalytic mechanism of pearlite transformation in steel // Phys. Rev. Applied, 7, 014002 (2017) A model of pearlite colony formation in carbon steels with ab-initio parameterization is proposed. The model describes the process of decomposition of austenite and cementite formation through a metastable intermediate structure by taking into account the increase of the magnetic order under the cooling. Autocatalytic mechanism of pearlite colony formation and the conditions for its implementation have been analyzed. We demonstrate that pearlite with lamellar structure is formed by autocatalytic mechanism when thermodynamic equilibrium between the initial phase (austenite) and the products of its decomposition (cementite and ferrite) does not take place. By using model expression for free energy with first-principles parameterization we find conditions of formation of both lamellar and globular structures, in agreement with experiment. The transformation diagram is suggested and different scenarios in the kinetics of decomposition are investigated by phase field simulations.		EN
2014	I. K. Razumov, D. V. Boukhvalov, M. V. Petrik, V. N. Urtsev, A. V. Shmakov, M. I. Katsnelson, Yu. N. Gornostyrev. Role of magnetic degrees of freedom in a scenario of phase transformations in steel // Phys. Rev. B 90, 094101 (2014) The diversity of mesostructures formed in steel at cooling from a high-temperature austenite ("gamma") phase is determined by the interplay of shear reconstructions of crystal lattice and diffusion of carbon. Combining first-principles calculations with large-scale phase-field simulations we demonstrate a decisive role of magnetic degrees of freedom in the formation of energy relief along the Bain path of "gamma"-"alpha" transformation and, thus, in this interplay. We show that there is the main factor, namely, the magnetic state of iron and its evolution with temperature which controls the change in character of the transformation. Based on the computational results we propose a simple model which reproduces, in good agreement with experiment, the most important curves of the phase transformation in Fe-C, namely, the lines relevant to a start of ferrite, bainite, and martensite transformations. Phase-field simulations within the model describe qualitatively typical patterns at these transformations. Многообразие микроструктур возникающих в стали при охлаждении из высокотемпературного состояния (аустенит) определяется структурным превращением "гамма"-"альфа" и диффузией углерода. Объединяя результаты первопринципных расчетов энергетических параметров с "phase-field" моделированием превращения, мы выявляем решающую роль магнитных степеней свободы в термодинамике превращений в стали. Мы предлагаем простую модель, которая воспроизводит в хорошем согласии с экспериментом, характерные кривые фазовых превращений в системе Fe-C, а именно, линии старта ферритного, бейнитного и мартенситного превращений. "Phase-field" моделирование, проведенное в рамках модели, качественно воспроизводит типичные картины кинетики этих превращений.		EN
2014	И.К.Разумов. Аномальные дисперсные состояния сплавов, обусловленные сегрегацией примеси на межфазных границах. // Физика твердого тела, 2014, т.56, вып. 4, с.749–753.  Методом Монте-Карло проведено моделирование диффузии в сплавах с тенденцией сегрегации примеси на межфазных границах. Показано, что при энергии сегрегации выше критического значения дисперсность системы повышается за счет подавления коагуляции выделений. Математически эффект представляет собой нарушение кинетики Лифшица –Слезова неограниченного роста выделений, аналогичное аномальной кинетике роста зерен в системах с примесью. Ранее существование равновесного размера зерна, обусловленное сегрегацией примеси на границах зерен, было предсказано Вейсмюллером, и в настоящее время экспериментально подтверждено. Таким образом, настоящая работа обобщает эффект Вейсмюллера на термодинамику распада в сплавах. I.K.Razumov. Anomalous Dispersed States of Alloys Caused by Segregation of Impurities at Phase Interfaces. // Physics of the Solid State, 2014, Vol. 56, No. 4, pp. 780–784 The diffusion in alloys with tendency to impurity segregation at phase interfaces has been simulated by the Monte Carlo method. It has been shown that at the segregation energy higher than the critical value, dispersity of the system increases due to the suppression of coagulation of phase particles. The effect mathematically represents the violation of the Lifshitz–Slyozov kinetics of an infinite growth of phase particles, which is similar to the anomalous kinetics of grain growth in systems with an impurity. The existence of the equilibrium grain size due to the equilibrium grain size caused by the impurity segregation at grain boundaries was previously predicted by Weissmuller and is now confirmed experimentally. Thus, this study generalizes the Weissmuller effect to the thermodynamics of the decomposition in alloys.	RU	EN
2014	И.К.Разумов. Зернограничные сегрегации в нанокристаллических сплавах. // Журнал физической химии, 2014, том 88, No3, с. 485–494 Рассмотрена зависимость зернограничных сегрегаций и состава сплава в объеме зерен от размера зерна. Показано, что в области умеренных температур существует критический размер зерна, для которого интегральная степень распада сплава достигает максимума. Этот размер возрастает с уменьшением средней по образцу концентрации примеси. Показано, что в сложнолегированных сплавах тип компонента сегрегирующего на границах зависит от размера зерна. Для кинетики сегрегаций получено приближенное аналитическое решение, основанное на допущении, что граница зерна выступает для примеси идеальным стоком. Показано, что равновесный размер зерна существует ниже критической температуры, и в общем случае его зависимость от температуры немонотонна. Предложен сегрегационный механизм стабилизации неравновесных границ зерен в нанокристаллических сплавах полученных методом интенсивной пластической деформации (ИПД). I.K.Razumov. Grain Boundary Segregations in Nanocrystalline Alloys. // Russian Journal of Physical Chemistry A, 2014, Vol. 88, No. 3, pp. 494–502 The dependence of grain boundary segregations and alloy composition in the bulk of the grain on the grain size was considered. At moderate temperatures, there is a critical grain size for which the integrated degree of alloy decomposition reaches its maximum; this size increases as the average (over the sample) impurity concentration decreases. In complex alloys, the type of the component that segregates on the boundaries depends on the grain size. For segregation kinetics, an approximate analytical solution was obtained based on the assumption that the grain boundary is an ideal drain for the impurity. The equilibrium grain size exists below the critical temperature and its temperature dependence is nonmonotonic in the general case. A segregation mechanism of stabilization of nonequilibrium grain boundaries in nanocrystalline alloys obtained by severe plastic deformation was suggested.	RU	EN
2013	I.K.Razumov, Yu.N.Gornostyrev and M.I.Katsnelson. Effect of magnetism on kinetics of γ–α transformation and pattern formation in iron. // Journal of Physics: Condensed Matter, 2013, v.25, N13, p.135401 The kinetics of polymorphous «gamma-alpha» transformation in Fe is studied numerically within a model taking into account both the lattice and the magnetic degrees of freedom, based on first-principle calculations of the total energy for different magnetic states. It is shown that a magnetoelastic phenomenon, namely the strong sensitivity of the potential relief along the Bain deformation path to the magnetic state, is crucial for a picture of the transformation. With increasing temperature, a scenario for the phase transformation evolves from a homogeneous lattice instability at T < Ms (Ms is the temperature of the beginning of the martensitic transformation) to the growth and nucleation of embryos of the new phase at T > Ms. In the latter case, the formation of a tweed-like structure occurs, with a strong short-range order and slow interphase fluctuations. Кинетика полиморфного «гамма-альфа» превращения в железе исследуется численно в рамках модели учитывающей решеточные и магнитные степени свободы, основанной на первопринципных расчетах полной энергии для различных магнитных состояний. Показано что магнитоупругие эффекты, прежде всего зависимость кривой бейновской деформации от магнитного состояния, определяют картину превращения. С увеличением температуры сценарий превращения изменяется от гомогенной решеточной неустойчивости при T<MS (MS – температура старта мартенситного превращения) к росту зародышей новой фазы при T>MS. В последнем случае, на промежуточных этапах возникает твидо-подобная структура с сильным ближним порядком и медленной динамикой флуктуаций.		EN
2010	И. К. Разумов. Неравновесные зернограничные сегрегации в сплавах, подвергнутых интенсивной пластической деформации. // Конденсированные среды и межфазные границы, 2010, т.12, №4, с.394–399. Предсказано появление аномальных зернограничных сегрегаций в процессе интенсивной пластической деформации сплава. Эффект обусловлен скольжением краевых дислокаций вблизи границ и тройных стыков зерен в ходе воздействия. Поскольку ядро дислокации предпочтительно для скопления примесных атомов по механизму Коттрелла, быстрая дислокация оставляет за собой примесный след. Этот след замораживается до прихода следующей дислокации в силу различия скоростей диффузии в ядре дислокации и в объеме зерна. При длительной деформации возникает кумулятивный эффект, что приводит к перераспределению атомов примеси между объемом зерна и приграничными областями. В результате вблизи границ зерен формируются широкие неравновесные сегрегации промежуточного состава.		RU
2010	И. К. Разумов. Синтез метастабильных фаз при пластической деформации сплавов. //Журнал физической химии, 2010, т.84, №9, с.1632–1637 I. K. Razumov. The Synthesis of Metastable Phases in Plastic Deformation of Alloys. // Russian Journal of Physical Chemistry A, 2010, Vol. 84, №9, pp.1485–1490 Показано, что интенсивная пластическая деформация, реализующаяся посредством внутризеренного скольжения краевых дислокаций, может способствовать распаду равновесных и формированию выделений метастабильных фаз в объеме зерен. Эффект обусловлен локальным изменением термодинамических свойств сплава и ускорением диффузии в области ядра дислокации, в результате чего при скольжении дислокации механическая энергия преобразуется во внутреннюю энергию сплава, и достигнутое неравновесное состояние сплава «замораживается».	RU	EN
2010	И. К. Разумов. Неравновесные фазовые превращения индуцированные скольжением дислокаций при пластической деформации сплавов. //Инженерно-физический журнал, 2010, т.83, №3, с.439–446. I. K. Razumov. Phase transformations induced by dislocation glide in plastic deformation of alloys. //Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 2010, т.83, №3, с.462–470. Показано, что при интенсивной пластической деформации сплавов скольжение дислокаций приводит к формированию неравновесных фаз либо дисперсных структур. Явление обусловлено совместным действием двух факторов: ускорением диффузии и изменением химического потенциала компонент сплава в области ядра дислокации.	RU
2010	И.К.Разумов, Ю.Н.Горностырев, А.Е.Ермаков, Р.З.Валиев. Сегрегации легирующих элементов на неравновесных границах зерен. Теория и эксперимент. //В сб. научн. тр. VI школы-семинара “Фазовые и структурные превращения в сталях”, Магнитогорск, 2010, с.120-138 Предложена концепция, согласно которой в сплавах подвергнутых интенсивной пластической деформации (ИПД) формируются особые сегрегации на неравновесных границах зерен (НГЗ), появление которых стимулирует развитие необычных фазовых превращений в нанокристаллических материалах. Проведено обобщение классической теории сегрегаций Ленгмюра-МакЛин на случай НГЗ и показано, что сегрегации на равновесных и неравновесных границах зерен (ГЗ) качественно различны. Показано, что НГЗ характеризуются высокой сегрегационной емкостью вследствие изменения термодинамических параметров сплава в широкой приграничной области. Показано, что НГЗ качественно изменяют способность метастабильного упорядочивающегося сплава к распаду на равновесные фазы. Предложенная концепция объясняет наблюдаемые экспериментально особенности распада в сплавах Ni-Pd, Al-Mg, Al-Mn подвергнутых ИПД.	RU
2009	И. К. Разумов. Моделирование роста колоний при спинодальном распаде метастабильных фаз. //Журнал физической химии, 2009, т.83, №10, c.1865-1871 Исследован рост колоний и пластинчатых выделений, возникающих при распаде метастабильных фаз, с помощью обобщенной континуальной модели дырочного газа и методом Монте-Карло. Показано, что морфология выделений качественно изменяется при понижении температуры и существенно зависит от начального состояния (присутствие границ зерен и критических зародышей равновесных фаз). Результаты моделирования сопоставлены с кинетикой роста эвтектических колоний и морфологиями распада метастабильного аустенита. I. K. Razumov. The Simulation of the Growth of Colonies in the Spinodal Decomposition of Metastable Phases. //Russian Journal of Physical Chemistry A, 2009, Vol. 83, No. 10, pp. 1682–1688 The generalized continual hole gas model and Monte Carlo simulations were used to study the growth of colonies and lamellar segregations in the decomposition of metastable phases. The morphology of segregations qualitatively changed as the temperature decreased and depended substantially on the initial state (the presence of grain boundaries and critical equilibrium phase nuclei). The simulation results were compared with the kinetics of growth of eutectic colonies and morphologies of the decomposition of metastable austenite.	RU DOC	EN
2009	И. К. Разумов. Влияние решеточной релаксации на кинетику спинодального распада твердых растворов. //Инженерно - физический журнал, 2009, т.82, №4, c.643-648. В рамках приближения среднего поля показано, что решеточная релаксация может стабилизировать твердый раствор относительно малых флуктуаций состава, в результате чего кинетика спинодального распада сплава существенно изменяется. Построена метастабильная диаграмма состояния и исследована кинетика превращений с учетом решеточной релаксации. Обнаружено, что распад развивается, в зависимости от температуры, по механизму роста колоний эвтектоидного типа либо двойниковых пластин из областей с нарушенной гомогенностью.	RU
2008	I.K.Razumov, Yu.N.Gornostyrev, A.Ye.Yermakov. Kinetics of Phase Transformations in the Ordered Nanograined Alloys //Rev.Adv.Mater.Sci. 2008, 18, Pp.767-773 The effect of grain boundaries (GB) on phase stability and transformation kinetics has been investigated in framework of simple model which takes into account a competition between ordering and chemical decomposition processes. It was shown that a deviation of alloy parameters near GB from bulk values can essentially change the equilibrium of an alloy and precipitation kinetic. In particular, GB segregation can stimulate the surface directed decomposition of the ordered phase; the decrease of the ordering energy near GB results in formation of the concentration inhomogeneity which coexists together with ordering in the bulk. The effect of GB appears significant for small grain size, when the GB segregation is able to change the alloy composition inside the grains. These results allow understanding the mechanism of the phase instability of alloys subjected to severe plastic deformation.		EN DOC
2008	И. К. Разумов. Формирование промежуточных упорядоченных состояний при спинодальном распаде сплавов //Инженерно – физический журнал, 2008, т.81, №4, c.789-795 Предложена модель диффузионных фазовых превращений в сплавах с тенденцией упорядочения, учитывающая вакансионный механизм диффузии и возможную конкуренцию процессов упорядочения и распада. Показано, что спинодальный распад на компоненты А,В из однородного начального состояния может проходить через стадию формирования выделений упорядоченной фазы, устойчивость которых качественно повышается в области низких температур. Исследован рост колоний при распаде метастабильного упорядоченного состояния.	RU DOC
2008	И.К.Разумов, О.И.Горбатов, Ю.Н.Горностырев, П.А.Коржавый, А.В.Рубан. Формирование промежуточных состояний при распаде в системе Fe-Cu. //В сб. научн. тр. V школы-семинара “Фазовые и структурные превращения в сталях”, Магнитогорск, 2008, с.157-171 Ранние стадии распада в системеFe-Cu теоретически исследованы в рамках комплексного подхода, включающего первопринципный расчет энергии Cu-Cu взаимодействия и Монте-Карло моделирование. Показано, что кинетика распада существенно зависит от магнитного состояния матрицы и характера Cu-Cu взаимодействия в ОЦК Fe. Обсуждаются возможные причины формирования выделений с промежуточной концентрацией CCu ~ 50%.	RU DOC
2007	I.K.Razumov, Yu.N.Gornostyrev, M.I.Katsnelson. Intrinsic nanoscale inhomogenity in ordering systems due to elastic-mediated interactions. // EPL, 2007, v.80, p.66001–66006 Phase diagram and pattern formation in a two-dimensional Ising model with coupling between order parameter and lattice vibrations are investigated by Monte Carlo simulations. It is shown that if the coupling is strong enough (or phonons are soft enough) a short-range order exists in the disordered phase for a broader temperature interval. Different types of this short-range order (stripe-like, chessboard-like, etc.) depending on the temperature and model parameters are investigated. With further increase of the coupling, a reconstruction of the ground state happens and new ordered phases appear at low enough temperatures.		EN
2007	I.K.Razumov, Yu.N.Gornostyrev, A.Ye.Yermakov. Kinetics of spinodal decomposition in driven nanocrystalline alloys.//Journal of Alloys and Compounds 434-435 (2007) 535-539 The effect of grain boundaries (GB) on decomposition of solid solution was investigated in the framework generalized lattice gas model taking into account both local variation of chemical potential and the increase of diffusion mobility near GB. It was shown that nonequilibrium GB can essentially change the phase equilibrium of alloy and surface directed spinodal decomposition (SDSD) caused by GB determines the precipitation morphology in nanograined materials. The increase of atomic mobility near GB can result in formation of lamellar structure propagating from GB to inside the grains and variation in morphology from lamellar to drop-like type structure with composition.		EN
2005	Автореферат кандидатской диссертации. ( И. К. Разумов ) Модель неравновесного дырочного газа обобщена на случай систем с неоднородными решеточными деформациями. Модель учитывает локальное изменение химического потенциала, приводящее к смещению границ фазового равновесия, увеличение диффузионных подвижностей атомов вблизи границ зерен и действие потоков неравновесных вакансий (ПНВ). Исследовано влияние ПНВ на кинетику распада твердых растворов в поликристаллических материалах.  Показано, что поток вакансий может привести к выпадению неравновесных фаз, растворению выделений, либо к формированию бегущих концентрационных волн – в зависимости от соотношения диффузионных подвижностей атомов разных сортов и расположения параметров сплава на фазовой диаграмме. Обнаружены новые особенности в формировании микроструктур при спинодальном распаде, стимулированном границами зерен: изменение условий устойчивости в приграничной области; формирование ламельной структуры распространяющейся от границ в объем; переход от ленточной морфологии выделений к капельной при вариации состава. Показано, что локальное изменение термодинамических параметров сплава вблизи границ зерен может сопровождаться ростом дисперсности выделений при измельчении зеренной субструктуры.	RU DOC
2005	Влияние границ зерен на кинетику распада твердых растворов. Кандидатская диссертация ( И. К. Разумов ).	PDF
2005	В.Л.Гапонцев, И.К.Разумов, Ю.Н.Горностырев, А.Е.Ермаков, В.В.Кондратьев. Теория диффузионных фазовых превращений в нанокристаллических сплавах при интенсивной пластической деформации. III. Сплавы с ограниченной растворимостью //ФММ 2005, т.99, №4, с.26-37 В рамках модели регулярных твердых растворов, учитывающей различие диффузионных подвижностей компонент, исследовано влияние потоков неравновесных вакансий на кинетику распада сплава. Показано, что совместное действие термодинамических стимулов распада и обратного эффекта Киркендала приводит к образованию выделений фаз вблизи источников или стоков вакансий, даже если параметры сплава лежат в области взаимной растворимости компонент. Установлено, что в определенных условиях воздействие вакансионных потоков способно привести к образованию особых пространственно – временных структур (бегущие концентрационные волны). Обсуждаются особенности распада в сплавах при интенсивной пластической деформации, когда границы зерен являются источниками неравновесных вакансий.	RU DOC
2004	И.К.Разумов, Ю.Н.Горностырев. Влияние границ зерен на кинетику распада твердых растворов /В сб. научн. тр. IV школы-семинара “Фазовые и структурные превращения в сталях”, Магнитогорск, 2006, с.99-112 Предложена модель, описывающая влияние границ зерен (ГЗ) на кинетику распада твердых растворов. Она позволяет в единой схеме учесть как изменение химического потенциала (образование сегрегаций), энергии смешения (смещение границ фазового равновесия), так и увеличение диффузионной подвижности компонент вблизи ГЗ. Показано, что ГЗ могут существенно изменять фазовое равновесие в сплаве, а спровоцированный границами спинодальный распад определяет особенности структурного состояния, формирующегося в нанозеренных материалах.	RU DOC
2004	Yu.N.Gornostyrev, I.K.Razumov, A.Ye.Yermakov. Finite Size Effect in Spinodal Decomposition of Nanograined Materials. //Journal of Materials Science 39 (2004) 5003-5009. Decomposition of solid solution taking into account the grain boundaries segregations is considered in the framework of generalized Cahn-Hilliard model for finite systems. Two types—“stripe” and “drop-wise”—of the surface-directed decomposition found below spinodal depend on concentration of a wetting component. We demonstrate that grain boundaries segregations are able to drastically change the phase equilibrium inside the grain when its size becomes less than the critical value. As a result, decomposition of the solid solutions easily appears for nanograined materials.		EN
2003	И.К.Разумов, В.Л.Гапонцев, Ю.Н.Горностырев, А.Г.Кесарев, В.В.Кондратьев, А.Е.Ермаков.Теория диффузионных фазовых превращений в нанокристаллических сплавах при интенсивной пластической деформации. II. Расслоение неидеальных твердых растворов //ФММ 2003, т.96, №4, с.5-16 Развита теоретическая модель для описания процесса распада в регулярном твердом растворе под воздействием потоков неравновесных вакансий. Исследована кинетика перераспределения компонент сплава и форма достигаемых стационарных профилей компонент в зависимости от соотношения диффузионных подвижностей компонент, состава сплава, интенсивности потоков неравновесных вакансий и параметров, характеризующих взаимодействие атомов разных сортов. Показано, что даже в области термодинамической устойчивости сплава учет неидеальности твердого раствора приводит к новым качественным особенностям процесса распада. В частности, глубина расслоения увеличивается по мере приближения к границе спинодали, становится возможным образование областей фиксированного состава и, в особых случаях, - выпадение чистых компонент.	RU DOC