Структурно-фазові перетворення та дифузійні процеси в металевих покриттях під дією електронів і протонів

Abstract

Дисертаційна робота присвячена вивченню впливу пучків електронів або протонів на структурні та фазові перетворення і процеси дифузійного перемішування елементів у гальванічних, дифузійних та плівкових покриттях. На основі рентгенографічних даних про зміну параметра решітки у покриттях і підкладці розрахована ефективна концентрація (10 21 -10 22 моль -1 ) вакансій та міжвузловинних атомів, які утворюються під дією ударної хвилі, термодифузії та каскадного перемішування. При опроміненні плівкових покриттів у підкладці генеруються вакансії із ефективною концентрацією ~10 21 моль -1 . Запропоновано подвійне оброблення покриттів, яке полягає у відпалюванні зразків при T  750K і подальшому опроміненні електронами. Цей ефект приводить до збільшення мікротвердості, зменшення коефіцієнта тертя та утворення більш функціональних фаз, збіднених на атоми Al. Методами мікроаналізу вивчені процеси аномального масоперенесення із покриття в підкладку. Одержано, що у вихідному стані ефективний коефіцієнт дифузії ~10 -17 м 2 /с, а в процесі опромінення він збільшується на 4-5 порядків (~10 -13 м 2 /с). Вперше описаний різновид ізотопного ефекту, який полягає у вибірковості взаємодії різних ізотопів даного елемента із протонами. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3461

Диссертационная работа посвящена изучению влияния сильноточных низкоэнергетических пучков электронов и мощных пучков протонов на структурно-фазовые превращения, диффузию и процессы перемешивания элементов в гальванических (на основе Cr, Ni и Co), диффузионных (Al) и пленочных (на основе Al, Ge, Cr и Ni) покрытиях на стали Ст.3 и в некоторых случаях на других металлических подложках. На основе рентгенографических данных об уменьшении параметра решетки в гальванических покрытиях и соответственном увеличении в подложке произведен расчет эффективной концентрации вакансий и междоузельных атомов, которые образуются под действием ударной волны. Концентрация этих точечных дефектов имеет величину 10 21 -10 22 моль -1 . После облучения пленочных покрытий, которые имеют толщину не более 0,5 мкм, они и приповерхностный слой подложки частично испаряются, в результате чего в подложке генерируются вакансии, эффективная концентрация которых ~10 21 моль -1 , что совпадает с аналогичной величиною для гальванических покрытий. Предложена двойная обработка покрытий, суть которой состоит в отжиге при Т=750 К и последующим облучении образцов электронами. Эффект двойной обработки приводит к увеличению микротвердости, уменьшению коэффициента трения и образованию в приповерхностных слоях диффузионного покрытия более функциональных фаз, обедненных на атомы Al. Методами микроанализа (вторично- ионная масс-спектрометрия, резерфордовское обратное рассеивание, рентгеновский микроанализ) изучены процессы аномального массопереноса из покрытия в подложку. Показано, что если в исходном состоянии диффузионные процессы протекают при малом эффективном коэффициенте диффузии (~10 -17 м 2 /с), то в процессе облучения он увеличивается на 4-5 порядков (~10 -13 м 2 /с). Сравнение величин коэффициентов объемной, зернограничной и термодиффузии, под действием ударной волны, каскадного перемешивания и радиационно-стимулированной диффузии с величиной D  10 -13 м 2 /с позволяет сделать вывод об основном вкладе в массоперенос при облучении протонами термодиффузии, и ударной волны. Впервые описана разновидность изотопного эффекта, которая состоит в избирательности взаемодействия разных изотопов Cr, Ni, Ge и Fe с протонами, и условия его наблюдения. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3461

The dissertation is devoted to study of influence of an irradiation by electron beams or protons on structural both phase changes and processes of diffusion intermixing of devices in galvanic, diffusion and film coats. On the basis of radiographic sectional about diminution of parameter of a lattice in electroplating and relevant magnification in an undercoat is calculated the concentration (10 21 -10 22 mol -1 ) of vacancies and interstitial of atoms is effective which will be derivate under activity of a shock wave and radiation-stimulation diffusion. At an irradiation of film coatings in a substrate the vacancies with effective concentration ~10 21 mol -1 are generated. The handling of coats is offered duplex, which consists in annealing, is model at T@750 K and subsequent irradiation by electrons. The effect duplex of handling gives in increased of a microhardness, diminution of a friction coefficient and formation of more functional phases, impoverished on Al atoms. The methods of a microanalysis investigate processes transfer of mass from a coating in a substrate. Is shown, that if in an initial state an effective diffusion coefficient ~10 -17 m 2 /s, during an irradiation it is increased by 4-5 orders (~10 -13 m 2 /s). For the first time-circumscribed different of isotope effect, which consists in an anisotropy of interaction of different isotopes of a sectional device with protons. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3461