Формування фазового складу та електрофізичних властивостей плівкових систем Ni/Fe та Cr/Fe

Abstract

Дисертація присвячена встановленню закономірностей формування структурно-фазового складу і електрофізичних властивостей двошарових плівок Nі/Fe та Cr/Fe. Комплексне дослідження фазового складу, кристалічної структури і дифузійних процесів показало, що фазовий склад шарів плівкової системи та інтерфейсного шару, який утворюється при формуванні плівкової системи, має визначальне значення у формуванні електрофізичних властивостей зразка. Встановлено, що фазоутворення у плівковій системі Ni/Fe відбувається не в повній відповідності з діаграмою стану. Концентраційна неоднорідність двошарової плівкової системи і термічний вплив спричиняють створюють формування і розпад фаз FeNi3 та FeNi, наявність яких підтвер- джується електрофізичними дослідженнями. Отримано рівняння дифузії для двошарової плівкової системи Nі/Fe та розраховано ефективні коефіцієнти взаємної дифузії для системи Cr/Fe у процесі зерномежової конденсаційно-стимульованої і термодифузії. Проведено порівняння внеску конденсаційно-стимульованої дифузії, іонно-стимульованої, викликаної первинними іонами, та термостимульованої дифузії при відпалі та встановлено, що конденсаційно-стимульована дифузія має на порядок більший вплив у порівнянні із термостимульова- ною дифузією в системах Ni/Fe і особливо Cr/Fe. Проведено апробацію теоретичних моделей термічного коефіцієнта опору та коефіцієнта поздовжньої тензочутливості двошарових плівок. По- рівняння експериментальних значень із розрахунковими в рамках теоре- тичних моделей для двошарових плівок, в яких зберігається індивідуальність шарів та співвідношення для сплавів показало, що існує зв’язок як величини ТКО, так і коефіцієнтів тензочутливості зі структурно-фазовим складом плівкових систем. Отримані дані дали можливість розрахувати залежності для прогнозування ТКО двошарових плівкових систем на основі Ni, Cr і Fe. // Русск. версия: Диссертация посвящена определению закономерностей формирова- ния структурно-фазового состава и электрофизических свойств двухслойных пленок Nі/Fe и Cr/Fe . Комплексное исследование фазового состава, кристаллической структуры и диффузионных процессов показало, что фазовый состав слоев пленочной системы и интерфейсного слоя, который об- разуется при формировании пленочной системы, имеет определяющее значение в формировании электрофизических свойств образца. Формирование структурно-фазового состава в двухслойных пленках Ni/Fe и Cr/Fe возможно путем изменения режимов термической обработки и вариации толщин компонент двухслойной пленочной системы: - пленочная система Ni/Fe при Тотж < 1000К состоит из ГЦК-Ni + ОЦК-Fe+Fe2О3; - при Тотж > 1000К зафиксировано образование т.р. γ-(α-Fe,Ni) и установлено, что пленочная система Ni/Fe может быть представлена в виде трехслойного образца из слоев ГЦК-Ni, промежуточного слоя твердого раствора γ-(α-Fe,Ni), образованного за счет диффузии и слоя ОЦК-Fe; высоко- температурный отжиг не разрушает слоистость системы из-за образования на межслойной границе барьеров из оксидов Fe2O3 и Fe3O4; - в двухслойной пленочной системе Cr/Fe при Тотж < 700К сохраняется неизменным фазовый состав (т.р. γ-(α-Fe,Cr), который образуется в интерфейсном слое уже на стадии конденсации. Установлено также, что фазообразование в пленочной системе Ni/Fe происходит не в полном соответствии с диаграммой состояния. Концентрационная неоднородность двухслойной пленочной системы и условия термического воздействия создают условия для локального образования и распада фаз FeNi3 или FeNi, наличие которых подтверждается электрофи- зическими исследованиями. Экпериментальные данные, полученные методом вторично-ионной масс-спектрометрии, позволили рассчитать на основе соотношения Уиппла и записать уравнения диффузии для двухслойной системы Nі/Fe : DNi→Fe(T) =(1,12 ± 0,20) ·10-19exp(-9531/RT), DFe→Ni(T) =(0,62 ± 0,20) ·10-19exp(-10432/RT. а также определить эффективные коэффициенты взаимной диффузии для системы Cr/Fe: DFe→Cr = 6,5∙10-19 м2/с, DCr→Fe =2,0∙10-19 м2/с. Использование данных полученных методом оже-спектрометрии по- зволило провести сравнение вклада конденсационно-стимулированной диффузии, ионно-стимулированной (вызванной используемым методом ВИМС) и термостимулированной диффузии при отжиге и установить, что конденсационно-стимулированная диффузия имеет на порядок большее влияние в сравнении с термодиффузией в системах Ni/Fe и особенно Cr/Fe. Полученное нами соотношение для коэффициента тензочувствитель- ности пленочного сплава и апробация теоретических моделей термиче- ского коэффициента сопротивления и коэффициента продольной тензо- чувствительности двухслойных пленок позволили провести сравнение экс- периментальных значений с расчетными в рамках теоретических моделей как для двухслойных пленок в которых сохраняется индивидуальность слоев, так и для соотношения для сплавов. Показано, что структурно- фазовый состав пленочных систем является определяющим для выбора модели, позволяющей рассчитать как величины ТКО так и коэффициенты продольной тензочувствительности. На основе полученных данных рассчитана зависимость для прогнозирования ТКО двухслойных пленочных систем на основе Ni, Cr и Fe. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/637