Формування приповерхневого шару систем "тонка плівка з тугоплавкого металу-товста залізна основа" внаслідок дії концентрованих потоків енергії. Розрахунки полів температур та напруг. Дослідження будови, фізичних та механічних властивостей покриттів.
Аннотация к работе
ПРОЦЕСИ ПЕРЕМІШУВАННЯ ТА МАСОПЕРЕНОСУ В СИСТЕМАХ Та/Fe ТА Mo/Fe ПІД ДІЄЮ НИЗЬКОЕНЕРГЕТИЧНОГО ВИСОКОСТРУМНОГО ЕЛЕКТРОННОГО ПУЧКА. Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наукВстановлено, що в результаті такої дії в приповерхневому шарі утворюється складна структура, що суттєво відрізняється від початкового стану. Наведені методики та результати чисельних розрахунків температурних полів та полів напруг, що виникають внаслідок дії КПЕ у системах Та-Fe та Мо-Fe, а також результати дослідження будови, фізичних та механічних властивостей отриманих покриттів. В рамках поставленных целей исследования решались следующие задачи: математическое моделирование процессов массо-и теплопереноса в системах Та/Fe и Мо/Fe с последующим численным решением методом сеток полученного уравнения теплопроводности; исследование элементного и фазового состава, служебных характеристик модифицированных поверхностных слоев указанных систем; определение оптимальных режимов воздействия низкоэнергетических сильноточных электронных пучков (НСЭП) на системы Та/Fe и Мо/Fe. Показано, что в результате такого воздействия в приповерхностном слое происходит перераспределение элементов покрытия и основы с образованием сложной структуры, существенно отличающейся от исходного состояния. Приведены методики и результаты численных расчетов температурных полей и полей напряжений, возникающих в результате воздействия НСЭП на системы Та-Fe и Мо-Fe.Надвисокі швидкості нагрівання та охолодження в поєднанні з високими тисками дозволяють отримувати метастабільні стани речовини, у тому числі й аморфні, властивості яких можуть суттєво відрізнятися від властивостей матеріалу у рівноважному стані, що дає змогу створювати шляхом поверхневого легування поверхневі шари з новими фізико-хімічними властивостями. За наявності на поверхні оброблюваного виробу тонких плівок з іншого матеріалу та короткочасної дії температур, окрім явищ загартовувального характеру, можуть спостерігатися явища легування підкладки (основи), перерозподілу елементів плівки і підкладки з утворенням стабільних та метастабільних сплавів і сполук. Надвисокі швидкості нагріву та охолодження в поєднанні з високим тиском дозволяють одержувати аморфні шари, властивості яких можуть істотно відрізнятися від властивостей матеріалу у рівноважному стані. При взаємодії потужних іонних пучків (ПІП) та високострумних електронних пучків (ВЕП) з поверхнею визначальними чинниками, які впливають на структурні та фазові перетворення, що відбуваються в приповерхневих шарах, є: щільність внесеної енергії; тривалість імпульсу; нагрівання і плавлення; абляція; випаровування; термомеханічні напруги, які призводять до різноманітних структурно-фазових перетворень, термодифузії, масоперенесення у рідкій та твердій фазах, надшвидкого загартовування. Тому метою роботи було подальше вивчення взаємодії концентрованих потоків енергії з поверхнею твердого тіла, що являє собою систему “тонка тугоплавка плівка - залізна основа”, динаміки теплових полів, а також структурних та фазових процесів, обумовлених такою взаємодією.Оскільки потужність дози I0 пропорційна інтенсивності опромінення (тобто щільності струму j), для зміни мікротвердості за глибиною було отримано вираз У другому розділі обгрунтовано вибір матеріалу дослідження, розглянуто умови приготування зразків, експериментальні методики, режими опромінення, методи аналізу поверхні та властивостей поверхневого шару зразків. Зразки були виготовлені з електролітичного а-заліза у формі циліндрів діаметром 12 мм, висотою 2 мм або у вигляді паралелепіпедів з площею основи 12х12 мм при тій же висоті. Дослідження елементного складу проводилося наступними методами: Метод резерфордівського оберненого розсіювання (РОР), який був реалізований на установці ЭСТ-2,5 з використанням іонів Не з енергією 2 МЕВ. Розрахунки показують, що в будь-який момент часу щільності потоків, які припадають на теплове випромінювання та термоелектронну емісію, складають не більше декількох відсотків від щільності потужності, що відводиться з поверхні вглиб зразків за рахунок теплопровідності.У початковому стані на зразок з a-Fe діаметром 12 мм і товщиною 2 мм була нанесена плівка з Мо товщиною 0.14 мкм. Таким чином, порівнянно з початковим станом змінюється інтенсивність піка Мо, і спостерігається зміщення піка заліза праворуч (у бік більших номерів каналів при дослідженні методом РОР/К).