Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tác động của chùm ion công suất cao đến địa hình bề mặt và cấu trúc của lớp dưới bề mặt của hợp kim titan tinh thể siêu nhỏ
Tóm tắt
Nghiên cứu tác động của các chùm ion carbon công suất cao (năng lượng ion là 250 keV; thời gian xung khoảng 100 ns; mật độ dòng trong xung là 150–200 A/cm2; mật độ năng lượng bề mặt của một xung là j ~ 3 J/cm2 đối với sự chiếu xạ của mẫu hợp kim titan VT1-0 và j ~ 1 J/cm2 đối với sự điều trị mẫu hợp kim titan VT6; và số lượng xung là 1, 5, 10 và 50) lên địa hình bề mặt và trạng thái cấu trúc - pha của lớp dưới bề mặt của các hợp kim titan VT1-0 và VT6. Bề mặt mẫu trước khi chiếu xạ được gia công cơ học và đánh bóng. Kết quả cho thấy rằng có các khuyết tật bề mặt hình thành trên bề mặt hợp kim sau khi chiếu xạ. Đây là các hố với hình dạng và hình học khác nhau, có đường kính từ vài phần triệu mét đến 80–100 μm. Điều này cũng cho thấy rằng cấu trúc hạt trong lớp dưới bề mặt trở nên đồng nhất hơn về kích thước và mức độ đồng nhất của các hạt. Một cấu trúc khá đồng nhất đặc trưng cho trạng thái của hợp kim titan VT1-0; kích thước hạt trung bình khoảng ~0.31 μm, trong khi kích thước hạt của hợp kim VT6 là khoảng ~0.9 μm. Sự phát triển của hạt theo hướng vuông góc đạt tới 0.54 μm được quan sát thấy sau một xung chiếu xạ trong lớp dưới bề mặt của hợp kim VT1-0 (tại j ~ 3 J/cm2), trong khi kích thước hạt của hợp kim VT6 (j ~ 1 J/cm2) giảm xuống còn ~0.54 μm. Kích thước hạt trung bình trong lớp dưới bề mặt sau 50 xung đạt tới ~2.2 μm đối với hợp kim VT1-0 và ~1.6 μm đối với hợp kim VT6. Cần lưu ý rằng một cấu trúc hạt khá đồng nhất với các hạt có hình dạng cân đối cũng được hình thành cho cả hai hợp kim ngay sau tác động của một xung chùm ion công suất cao.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Logachev, E.I., Remnev, G.E., and Usov, Yu.P., The acceleration of ions from an explosive-emission-plasma, Pis’ma Zh. Tekh. Fiz., 1980, vol. 22, no. 6, pp. 1404–1406.
Didenko, A.N., Kuznetsov, B.I., and Remnev, G.E., Study of the influence of high-current electron and ion beams irradiation on the surface properties of tool steels, in Tezisy dokladov Vsesoyuznoi konferentsii po primeneniyu elektronno-ionnoi tekhnologii v narodnom khozyaistve (Abstracts of the All-Union Conf. on the Application of the Electron–Ion Technology in the National Economy), Tbilisi: NIIET, 1981, pp. 110–111.
Didenko, A.N., Remnev, G.E., and Ligachev, A.E., The processes of strengthening and improving the performance of alloys irradiated by high-power ion beams, in Tezisy dokladov VI Vsesoyuznogo simpoziuma po sil’notochnoi impul’snoi elektronike (Abstracts of the VI All-Union Conf. on High-Current Electronics), Tomsk, Inst. Sil’notochn. Elektron. Sib. Otd. Akad. Nauk SSSR, 1986, pp. 163–166.
Didenko, A.N., Remnev, G.E., Chistjakov, S.A., and Ligachev, A.E., Definition of recoil pulse and removal of target mass under effect of high power beams (HPIB), in Proc. 6th Int. Conf. of High-Power Particle Beams, Kobe, Japan, 1986, pp. 77–81.
Pogrebnyak, A.D., Remnev, G.E., Chistyakov, S.A., and Ligachev, A.E., Modification of metal properties under the effect of high-power ion beams, Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Fiz., 1987, vol. 30, no. 1, pp. 52–65.
Pogrebnjak, A.D., Remnev, G.E., Kurakin, I.B., and Ligachev, A.E., Structural, physical and chemical changes induced in metals and alloys exposed to high power ion beams, Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. Sect. B, 1989, vol. 36, no. 3, pp. 286–305.
Didenko, A.N., Ligachev, A.E., and Kurakin, I.B., Vozdeistvie puchkov zaryazhennykh chastits na poverkhnost’ metallov i splavov (Effects of Charged Particle Beams on the Surface of Metals and Alloys), Moscow: Energoatomizdat, 1987.
Valeev, A.N., Pogrebnyak, A.D., and Plotnikov, S.V., Radiatsionno-mekhanicheskie effekty v tverdykh telakh pri obluchenii vysokointensivnymi impul’snymi elektronnymi i ionnymi puchkami (Radiation-and-Mechanical Effects in Solids under High-Intensity Pulsed Electron and Ion Beams), Ust’-Kamenogorsk: VKTU, 1998.
Shulov, V.A., Remnev, G.E., and Kashcheev, V.N., Effect of ion-beam treatment by high-power pulsed beams on the physical and chemical state of the surface layers and fatigue strength of the EP718I alloy, Fiz. Khim. Obrab. Mater., 1992, no. 6, pp. 28–35.
Shulov, V.A., Nochovnaya, N.A., Remnev, G.E., Pellerin, F., and Monge-Cadet, P., High-power ion beam treatment application for properties modification of refractory alloys, Surf. Coat. Technol., 1998, vol. 99, pp. 74–81.
Pogrebnyak, A.D., Ivanov, Yu.F., Lebed’, A.G., Valyaev, A.N., Renk, T., Tompson, M.O., and Zhao, V., The result of intense pulsed ion-beam action on the properties of carbon and stainless steel, Metallofiz. Noveish. Tekhnol., 2000, vol. 22, no. 10, pp. 18–24.
Xian-xiu, M., Sheng-zhi, H., Teng-cai, M., Ying-min, W., and Zhen-min, L., Microstructure and wear resistance of high-speed steel treated with intense pulsed ion beam, Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. Sect. B, 2005, vol. 239, pp. 152–158.
Mei, X.X., Sun, W.F., Hao, S.Z., Ma, T.C., and Dong, C., Surface modification of high-speed steel by intense pulsed ion beam irradiation, Surf. Coat. Technol., 2007, vol. 201, pp. 5072–5076.
Wang, X., Lei, M.K., and Zhang, J.S., Surface modification of 316L stainless steel with high-intensity pulsed ion beams, Surf. Coat. Technol., 2007, vol. 201, pp. 5884–5890.
Pogrebnyak, A.D. and Kul’ment’eva, O.P., Structure-phase transformations in near-surface layers and properties of metal materials after the pulse effect of particle beams, Fiz. Inzh. Poverkhn., 2003, vol. 1, no. 2, pp. 110–136.
Anishchik, V.M. and Uglov, V.V., Modifikatsiya instrumental’nykh materialov ionnymi i plazmennymi puchkami (Modification of Instrumental Materials by Ion and Plasma Beams), Minsk: BGU, 2003.
Korotaev, A.D., Tyumentsev, A.N., Pochivalov, Yu.I., Ovchinnikov, S.V., Remnev, G.E., and Isakov, I.F., Structure-phase state of the surface layer of metal targets under the effect of high-power ion beams, Fiz. Met. Metalloved., 1996, vol. 81, no. 5, pp. 118–127.
Volkov, N.B., Maier, A.E., and Yalovets, A.P., On the mechanism of cratering on solid surfaces exposed to an intense charged particle beam, Tech. Phys. Russ. J. Appl. Phys., 2002, vol. 47, no. 8, pp. 968–977.
Brekhovskikh, V.F., Rykalin, N.N., and Uglov, A.A., Revisiting the possible influence of gas content in metals on the laser beam area, Dokl. Akad. Nauk SSSR, 1970, vol. 190, no. 5, pp. 1059–1062.
Demidov, B.A., Efremov, V.P., Ivkin, M.V., Ivonin, I.A., Petrov, V.A., and Fortov, V.E., Determination of the dynamic characteristics of aerogels in the energy-release zone of a high-power electron beam, Tech. Phys. Russ. J. Appl. Phys., 1998, vol. 43, no. 10, pp. 1239–1246.
Korotaev, A.D., Tyumentsev, A.N., Pinzhin, Yu.P., and Remnev, G.E., Features of the morphology, defect substructure, and phase composition of metal and alloy surfaces upon high-power ion beam irradiation, Surf. Coat. Technol., 2004, vol. 185, pp. 38–49.
Zhidkov, M., Ligachev, A.E., Potemkin, G.V., Manokhin, S.S., Remnev, G.E., and Kolobov, Yu.R., Study of the structure of crater at the surface of 12Cr18Ni10Ti steel irradiated by high-power pulsed ion beam, Inorg. Mater. Appl. Res., 2018, vol. 9, no. 3, pp. 376–378.
Kolobov, Yu.R., Golosov, E.V., Vershinina, T.N., Zhidkov, M.V., Ionin, A.A., Kudryashov, S.I., Makarov, S.V., Seleznev, L.V., Sinitsyn, D.V., and Ligachev, A.E., Structural transformation and residual stresses in surface layers of alpha plus beta titanium alloys nanotextured by femtosecond laser pulses, Appl. Phys. A, 2015, vol. 119, no. 1, pp. 241–247.
Kolobov, Yu.R., Zhidkov, M.V., Golosov, E.V., Vershinina, T.N., Kudryashov, S.I., Makarov, S.V., Ionin, A.A., and Ligachev, A.E., Phase composition and structure of femtosecond laser produced oxide layer on VT6 alloy surface, Laser Phys. Lett., 2016, vol. 1, no. 7, paper 076103.