Главная » 2014 » Июль » 28 » Скачать Исследование процессов перемагничивания в пленках сплавов гадолиний-кобальт и гадолиний-железо при квазистатическом и импульсном бесплатно
03:08
Скачать Исследование процессов перемагничивания в пленках сплавов гадолиний-кобальт и гадолиний-железо при квазистатическом и импульсном бесплатно
Исследование процессов перемагничивания в пленках сплавов гадолиний-кобальт и гадолиний-железо при квазистатическом и импульсном тепловом воздействии
Диссертация
Автор: Гафнер, Александр Евгеньевич
Название: Исследование процессов перемагничивания в пленках сплавов гадолиний-кобальт и гадолиний-железо при квазистатическом и импульсном тепловом воздействии
Справка: Гафнер, Александр Евгеньевич. Исследование процессов перемагничивания в пленках сплавов гадолиний-кобальт и гадолиний-железо при квазистатическом и импульсном тепловом воздействии : диссертация кандидата физико-математических наук : 01.04.11 Иркутск, 1985 140 c. : 61 85-1/2325
Объем: 140 стр.
Информация: Иркутск, 1985
Содержание:
единиц и терминов
Введение
1 Воздействие импульсных ионных и электронных пучков на сплавы на основе железа
11 Коррозионная стойкость металлов и сплавов при радиационном воздействии
12 Расчет пространственного распределения поглощенней энергии электронного пучка в материале
13 Технологические процессы с использованием ускорителя электронов
131 Термическая обработка материалов пучком электронов"
132Термохимические процессы при электронном облучении
133 Синтез новых фаз и соединений, инициируемый электронным пучком
134 Аморфизация поверхности металлов1
2 Исследование коррозионной стойкости а - железа, облученного мощным импульсным пучком ионов (МИПИ)
21 Методы измерения коррозионной^стойкости металлов и сплавов
211 Методика измерения коррозионной стойкости металлов и сплавов
22 Коррозионная стойкость ос - железа, облученного мощным импульсным пучком ионов (МИПИ)
Выводы
3 Модификация сталей импульсными электронными пучками
31 Поверхностное легирование металлов электронным пучком
32 Расчет температурного поля в слоистых системах при радиационном воздействии
33 Численный метод решения уравнения теплопроводности
331 Результаты расчета нагрева образца при электронном облучении
34 Модификация материалов наплавлением покрытий электронным пучком
Выводы
4 Структурно-фазовые превращения в многослойных системах при воздействии мощных импульсных ионных и электронных пучков
41 Топография поверхности образцов а-железа после воздействия электронного пучка
42 Электронно-микроскопические исследования бинарных систем после облучения пучком электронов
43 Формирование метастабильных и новых фаз в многослойных системах при воздействии мощным импульсным пучком ионов (МИПЙ)
Выводы,
Введение:
Актуальность темы. Развитие современной техники приводит к необходимости создания материалов, работающих в экстремальных условиях высоких температур, больших механических нагрузок, агрессивных контактирующих сред, внешнего ионизирующего облучения.
Развитие физики твердого тела и, в частности, радиационной физики твердого тела обусловлено все возрастающим объемом технологических применений радиационных процессов в различных областях науки и техники. При этом бомбардировка заряженными частицами является мощны м средством воздействия на внутреннюю структуру кристаллов и в этом отношении облучение вносит значительный вклад в средства исследований физики твердого тела.
Другой, не менее важной задачей радиационной физики твердого тела является модификация свойств материалов путем воздействия на них ионизирующего излучения.
Обработка поверхности металлов и сплавов ионными и электронными пучками существенно изменяет физико-механические, химические свойства и структуру поверхностного слоя. Имплантация поверхности сталей и сплавов ионами различных металлов позволяет управлять химическим и фазовым составом приповерхностных слоев различных изделий, т.е. производить легирование сплавов различными элементами в различных количествах, что не всегда достижимо традиционными методами. Действие импульсных пучков ионов на поверхность значительно отличается от непрерывных пучков. Для импульсного облучения характерны два процесса: 1 .Образование повышенной концентрации дефектов структуры, обусловленной взаимодействием ускоренных частиц с атомами кристаллической решетки; 2. Протекание фазовых превращений, вызванных разогревом металлов и сплавов и их последующим быстрым охлаждением.
Уникальность воздействия мощных импульсных ионных и электронных пучков на твердые тела заключается в том, что большие флюенсы (от 1 до
100 Дж/см имп.) при коротких длительностях одиночных импульсов (менее
1мкс) обеспечивает высокие значения потока мощности облучения (10 -10 ) Вт/см2, которые создают условия для сверхбыстрого (1010-10и) К/с нагрева в области пробега частиц при минимальном теплоотводе. Такой нагрев сопровождается интенсивными процессами плавления, испарения и абляции материала. Остывание металлов происходит со скоростью (Ю9-Ю10)К/с, что позволяет фиксировать в поверхностном слое неравновесные микроструктуры и нерастворимые в обычных условиях, запрещенные равновесными диаграммами состояния сплавов.
Требуемая модификация поверхности обрабатываемого материала с помощью импульсных пучков ионов и электронов может быть осуществлена при поглощенной дозе на 3-6 порядков меньше, чем для непрерывного пучка. Практика воздействия мощных импульсных пучков .ионов (МИПИ) на металлы и сплавы требует дальнейшего развития, экспериментальных и теоретических работ, направленных на изучение динамических процессов взаимодействия МИПИ с металлами и сплавами.
Целью работы являлось выяснение особенностей влияния структурно-фазовых изменений в сплавах на основе железа при облучении импульсными ионными и электронными пучками на их эксплуатационные свойства.
Для достижения указанной цели необходимо было решить следующие задачи:
1. Определить влияние облучения мощным импульсным пучком ионов на коррозионную стойкость а-железа.
2. Провести расчет температурных полей в системе газ-твердое тело при воздействии импульсного электронного пучка.
3. Исследовать структурные и фазовые изменения в стали в процессе электронно-лучевого легирования импульсными электронными пучками.
4. Изучить формирование фаз в многослойных металлических системах при обработке импульсными электронными и ионными пучками.
Методика исследования. Коррозионная стойкость металлов и сплавов изучалась потенциостатическим методом на потенциостате ПИ-50-1, весовым методом и измерением токов растворения. Топография поверхности облученных образцов исследовалась оптическим методом на микроскопе Неофот-21 и методом растровой электронной микроскопии. Структура и фазовый состав исследуемых систем изучались методом рентгенографии с использованием дифрактометра ДРОН-3 и методом .просвечивающей электронной микроскопии на микроскопе ЭМ-125. Микротвердость сталей определялась на микротвердомере ПМТ-3.
Научная новизна работы заключается в том, что впервые:
1. Экспериментально (весовым методом) обнаружено, что коррозионная стойкость а - железа, облученного МИПИ, возрастает в 2-3 раза по сравнению с необлученными образцами
2. Выявлены особенности структурно-фазовых изменений в сталях с покрытиями при облучении импульсными пучками электронов.
3. Установлены закономерности образования переходных метастабильных фаз в двойных и тройных металлических системах при облучении мощными импульсными электронными и ионными пучками.
Практическая и научная ценность.
Работа направлена на исследование возможности улучшения эксплуатационных свойств сплавов на основе железа импульсными пучками электронов и ионов. Полученные в работе данные свидетельствуют об улучшений коррозионной стойкости железа при облучении, что позволяет сделать рекомендации на технологические процессы. 8
Разработанный метод расчета температурных полей при облучении пучками электронов позволяет оценивать реальные условия воздействия пучка. Кроме этого, результаты работы дают информацию для понимания условий формирования неравновесных фаз при воздействии мощных импульсных пучков заряженных частиц.
Полученная информация может быть использована материаловедами-практиками как для создания новых технологий обработки сплавов с целью улучшения их эксплуатационных свойств, так и для понимания принципов формирования неравновесных фаз в условиях импульсного ввода энергии в материал.
На защиту выносятся следующие основные положения:
1. В результате облучения а-железа мощным импульсным пучком ионов в поверхностной области повышается коррозионная стойкость, обусловленная формированием аморфного поверхностного слоя. Характер распределения коррозионной стойкости по глубине образца коррелирует с распределением плотности дислокаций.
2. Тепло-массоперенос при высокоинтенсивном импульсном электроннолучевом легировании обеспечивает образование пересыщенных твердых растворов легированных элементов с железом в переходном слое покрытие-матрица.
3. Облучение мощными импульсными ионными и электронными пучками двойных и тройных металлических систем обеспечивает их перемешивание и обуславливает образование переходных метастабильных фаз, в результате чего улучшаются эксплуатационные свойства материалов.
Достоверность полученных в диссертации результатов и обоснованность научных положений подтверждается:
• применением современных методов исследований (электронной просвечивающей и растровой микроскопии, рентгеноструктурного фазового анализа и др.);
• корректностью постановки решаемых задач и их физической обоснованностью;
• большим экспериментальным и теоретическим материалом.
Личный вклад автора состоит:
• в разработке методики и проведении исследований коррозионной стойкости материалов потенциостатическим, весовым методами и измерением токов растворения;
• в проведении расчетов температурных полей в сталях- при воздействии импульсного пучка электронов;
• в анализе полученных результатов, их обсуждении, в формулировке выводов.
Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертации были изложены и обсуждены на 2-ой Международной конференции «Ядерная и радиационная физика» (Алматы,1999); «Inter, conf. Surface layers of non-semi conducting materials using particle beams» MPSL (Sumy, Ukraine 1999); Международном семинаре «Технологии ядерной энергетики» (Астана, 2000); Международной школе-семинаре «Эволюция дефектных структур в конденсированных средах» (Барнаул, 2000); 6-ой Республиканской конференции по физике твердого тела (Актобе, октябрь, 2000); 3-ей Международной конференции «Ядерная и радиационная физика», (Алматы,2001); XI Межнациональном совещании «Радиационная физика твердого тела» (Украина, г.Феодосия, 2001); China-Russia Seminar on Nonequilibrium phase transition under ultra-conditions (NEPTUS) (China, Qinhuangdao, 2001); «Современные достижения физики и фундаментальное физическое образование»(Алматы, 2001).
Содержание диссертации изложено в 27 публикациях, в том числе И статьях и 16 тезисах докладов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, первый из которых посвящен аналитическому обзору литературы, три других - экспериментальным результатам, заключения и списка цитируемой литературы, изложенных на 145 стр. печатного текста, включая 59 рисунков, 3 таблицы и 131 библиографических наименований.
