Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками

Однако непрерывный уход элемента А вследствие адсорбции Гиббса требует, чтобы скорости диффузии атомов в поверхностный диффузионный слой атомов из нижележащего были значительно выше скорости распыления поверхности
...
в случае металлов такие значения коэффициента диффузии реализуются, как правило, при температуре, примерно равной половине абсолютной температуры плавления Тп
...
Следует отметить, что атермическое перемешивание делает невозможной адсорбцию Гиббса, и в режиме низкотемпературного перемешивания поверхностная сегрегация не происходит
...
Роль адсорбции Гиббса в равновесных условиях сводится к понижению концентрации в слое, примыкающем к поверхности, до значений, позволяющих поддерживать поверхностную концентрацию на уровне, диктуемом преимущественным распылением
...
Пространственное разделение процессов возникновения и аннигиляции дефектов в ряде случаев приводит к появлению постоянных потоков дефектов, например, к поверхности или от области пика разрушений к областям низкой плотности дефектов, лежащих впереди и позади пика разрушения
...
Так, вакансия обменивается местоположением с соседним атомом, атом внедрения перескакивает в соседнее междоузлие, при этом атомы, находящиеся в позиции замещения, могут переходить в положение внедренных, и наоборот
...
Существование и взаимодействие потоков дефектов и атомов приводит к неоднородному микроструктурному распределению компонент в сплаве с однородной исходной структурой фаз
...
Однако непрерывный уход элемента А вследствие адсорбции Гиббса требует, чтобы скорости диффузии атомов в поверхностный диффузионный слой атомов из нижележащего были значительно выше скорости распыления поверхности
...
Заметим, что перекрестные слагаемые, описывающие взаимодействие атомов и вакансий, имеют положительные знаки, поскольку движение вакансий вызывает движение атомов в противоположном направлении, и наоборот
...
Заметим, что перекрестные слагаемые, описывающие взаимодействие атомов и вакансий, имеют положительные знаки, поскольку движение вакансий вызывает движение атомов в противоположном направлении, и наоборот
...
Модельные расчеты Число экспериментальных данных по исследованию изменения состава при распылении с целью выяснения роли различных физических процессов, обсуждавшихся выше, весьма ограничено
...
Модель расчета основана на анализе системы уравнений связи в частных производных, описывающих пространственное и временное изменение состава сплава и концентрации дефектов при распылении
...
На приведенных графиках использован логарифмический масштаб, чтобы подчеркнуть различие между быстрым изменением состава вблизи поверхности и медленным на больших глубинах
...
На приведенных графиках использован логарифмический масштаб, чтобы подчеркнуть различие между быстрым изменением состава вблизи поверхности и медленным на больших глубинах
...
Концентрация атомов Си на поверхности Сси сначала быстро возрастает благодаря адсорбции Гиббса, а затем снижается до равновесного состояния, определяемого соотношением
...
в равновесном состоянии состав поверхностного слоя определяется вероятностью распыления компонент сплава рси и рш и объемным составом Сси и Сш, причем, как отмечалось в п
...
Концентрация атомов Си на поверхности Сси сначала быстро возрастает благодаря адсорбции Гиббса, а затем снижается до равновесного состояния, определяемого соотношением
...
в равновесном состоянии состав поверхностного слоя определяется вероятностью распыления компонент сплава рси и рш и объемным составом Сси и Сш, причем, как отмечалось в п
...
Поверхностная концентрация атомов Си приобретает равновесное значение, определяемое отношением коэффициентов распыления и составом объема материала, независимо от действующих механизмов массопереноса
...
Профиль, полученный с учетом всех механизмов, показывает большее снижение концентрации меди в подповерхностной области, чем при учете лишь преимущественной сегрегации и радиационно
...
Температурная зависимость индуцированного распылением изменения состава иллюстрируется с помощью температурных зависимостей Сси, представленных на рис
...
При температуре, близкой к комнатной, адсорбцией Гиббса можно пренебречь и Сси монотонно изменяется до достижения равновесного состояния, с увеличением температуры, влияние радиационно
...
Температурная зависимость индуцированного распылением изменения состава иллюстрируется с помощью температурных зависимостей Сси, представленных на рис
...
Таким образом, несмотря на то что специальных работ по исследованию модификации поверхностей при распылении выполнено сравнительно мало, достигнуто хорошее физическое понимание всех его составляющих
...
В сплаве с первоначально однородным составом преимущественное распыление одной из компонент, перераспределение компонент за счет имплантации атомами отдачи и внедрения распыляющих ионов приводят к формированию слоя измененного состава
...
Эти процессы, требующие термически активируемого движения дефектов, могут вызывать нестационарные, направленные противоположно равновесным, изменения состава поверхностных слоев
...
Сложность и многочисленность механизмов изменения состава и структуры поверхностных слоев при распылении дают возможность эффективно управлять этими характеристиками Энергия и масса налетающего иона влияют на относительную величину скорости распыления и образования дефектов, а также на величину области нарушений Температура оказывает влияние на время жизни дефектов и, следовательно, на интенсивность радиационно
...
Широкие возможности в выборе энергии, сорта, массы и скорости набора дозы имплантируемых ионов, температуры процесса и послеимплантационного отжига позволяют оптимизировать необходимые свойства поверхности
...
Наличие таких возможностей важно с точки зрения постановки экспериментов по исследованию сложного явления модификации поверхности при распылении список литературы
...
Сложность и многочисленность механизмов изменения состава и структуры поверхностных слоев при распылении дают возможность эффективно управлять этими характеристиками Энергия и масса налетающего иона влияют на относительную величину скорости распыления и образования дефектов, а также на величину области нарушений Температура оказывает влияние на время жизни дефектов и, следовательно, на интенсивность радиационно
...
Широкие возможности в выборе энергии, сорта, массы и скорости набора дозы имплантируемых ионов, температуры процесса и послеимплантационного отжига позволяют оптимизировать необходимые свойства поверхности
...
Наличие таких возможностей важно с точки зрения постановки экспериментов по исследованию сложного явления модификации поверхности при распылении список литературы
...
Сложность и многочисленность механизмов изменения состава и структуры поверхностных слоев при распылении дают возможность эффективно управлять этими характеристиками Энергия и масса налетающего иона влияют на относительную величину скорости распыления и образования дефектов, а также на величину области нарушений Температура оказывает влияние на время жизни дефектов и, следовательно, на интенсивность радиационно
...
Широкие возможности в выборе энергии, сорта, массы и скорости набора дозы имплантируемых ионов, температуры процесса и послеимплантационного отжига позволяют оптимизировать необходимые свойства поверхности
...
Наличие таких возможностей важно с точки зрения постановки экспериментов по исследованию сложного явления модификации поверхности при распылении список литературы
...
Введение Ионная имплантация в сочетании с импульсным нагревом электронным или лазерным пучком позволяет изменять состав и микроструктуру поверхности сплавов независимо от обычных равновесных ограничений
...
На примере алюминия рассмотрим различные аспекты модификации материалов с помощью энергетических пучков, которые обсуждались раздельно в предыдущих главах
...
Для модификаций поверхности и образования сплавов должна быть осуществима возможность изменять состав приповерхностного слоя и его микроскопическое состояние
...
Атомное перемешивание для достижения необходимого состава может быть осуществлено как ионной бомбардировкой, так и при диффузии в жидком состоянии во время импульсного плавления
...
Металлургические приложения ионной имплантации частично обсуждались выше как для равновесных, так и для неравновесных конечных состояний исследуемых систем
...
Одним из путей лучшего понимания того, какие структуры могут быть получены на поверхности, является проверка на одной системе различных процессов, протекающих во время обработки, и возникающих микроскопических состояний
...
Этот метод использован здесь применительно к алюминию, причем особое внимание уделено как конечному состоянию закаленной системы, так и механизмам, его реализующим
...
Здесь лазерное стеклование не будет рассматриваться, а основное внимание будет уделено поверхностным сплавам, полученным имплантацией и поверхностям, подвергнутым однородному импульсному нагреву
...
Для электронных и ионных пучков профили введенной энергии качественно совпадают, при этом обычно профиль энергии, введенной в цоверхностный слой толщиной несколько микрометров, приближенно описывается распределением Гаусса
...
Движущиеся электроны и ионы теряют энергию на возбуждение как электронов, так и решетки, причем в случае ионов большая часть энергии тратится на возбуждение решетки
...
Одним из путей лучшего понимания того, какие структуры могут быть получены на поверхности, является проверка на одной системе различных процессов, протекающих во время обработки, и возникающих микроскопических состояний
...
Этот метод использован здесь применительно к алюминию, причем особое внимание уделено как конечному состоянию закаленной системы, так и механизмам, его реализующим
...
Здесь лазерное стеклование не будет рассматриваться, а основное внимание будет уделено поверхностным сплавам, полученным имплантацией и поверхностям, подвергнутым однородному импульсному нагреву
...
Уменьшение длительности импульсов не приводит к существенному увеличению скорости закалки до тех пор, пока не уменьшается толщина слоя, в который вводится энергия Для импульсных электронных пучков толщина этого слоя ОН
...
Следовательно, используя электронные и лазерные пучки для изучения импульсного нагрева, можно варьировать эффективную скорость закалки при перекристаллизации из жидкой фазы в широких пределах
...
Изменяя температуру подложки во время импульсного нагрева, можно варьировать температурный градиент, что дает дополнительные возможности контроля скорости закалки
...
Этот интересный процесс роста кристаллов широко исследовался на кремнии и было обнаружено, что наблюдаемая сегрегация хорошо описывается эффективным, зависящим от скорости коэффициентом распределения
...
Поэтому для сравнения протекания сегрегации в кремнии и алюминии после импульсного плавления в них было имплантировано олово с максимальной концентрацией
...
Сегрегация олова проявляется в кремнии, однако в алюминии она не обнаружена, несмотря на то, что равновесный коэффициент распределения йо для последнего меньше
...
Более полный захват олова на внутренних границах в алюминии свидетельствует о том, что примененный способ нагрева приводит к большей неравновесности в алюминии, чем в кремнии
...
Для алюминия это значение примерно равно единице, что позволяет предположить наличие неравновесного режима и существование заметного межфазного захвата
...
Сравнение показывает, что степень метастаОильности, которая может быть достигнута в имплантированных и импульсно отожженных металлах, таких, как алюминий, должна быть также велика
...
Для алюминия это значение примерно равно единице, что позволяет предположить наличие неравновесного режима и существование заметного межфазного захвата
...
Сравнение показывает, что степень метастаОильности, которая может быть достигнута в имплантированных и импульсно отожженных металлах, таких, как алюминий, должна быть также велика
...
Следовательно, при субмикросекундном импульсном нагреве происходит значительное движение атомов в основном за время, в течение которого поверхность остается расплавленной
...
Несмотря на то что время, необходимое для достижения тех же значений больше на девять порядков, форма диффузионного профиля хорошо согласуется со случаем диффузии в расплаве
...
Некоторые доказательства этого для случая более значительных температурных градиентов, возникающих при импульсном лазерном плавлении алюминия, обсуждались в работе
...
Оно может служить подтверждением того, что плавление наступило, и с его помощью можно определить время, на протяжении которого несмешиваемые системы находятся в жидкой фазе
...
Более того, если из вычислений или экспериментов известно время плавления, можно грубо оценить коэффициент диффузии в жидкой фазе, приведенные выше экспериментальные данные показывают, что для экспериментов по импульсному нагреву с продолжительностью импульса
...
Метастабильные твердые растворы Поскольку после импульсного плавления перекристаллизация протекает достаточно быстро для эффективного захвата имплантированных примесей межфазными границами в решетке алюминия
...
Несмешиваемость в жидкой фазе является достаточным условием сохранения расплава гомогенным и, следовательно, обеспечивает возможность получения метастабильного раствора закалкой из расплава
...
Метастабильные растворы, конечно, легко образуются при ионной имплантации и импульсном плавлении, и можно привести ряд примеров образования растворов замещения со значительным увеличением растворимости по сравнению с равновесным значением
...
Оно может служить подтверждением того, что плавление наступило, и с его помощью можно определить время, на протяжении которого несмешиваемые системы находятся в жидкой фазе
...
Более того, если из вычислений или экспериментов известно время плавления, можно грубо оценить коэффициент диффузии в жидкой фазе, приведенные выше экспериментальные данные показывают, что для экспериментов по импульсному нагреву с продолжительностью импульса
...
Метастабильные твердые растворы Поскольку после импульсного плавления перекристаллизация протекает достаточно быстро для эффективного захвата имплантированных примесей межфазными границами в решетке алюминия
...
Несмешиваемость в жидкой фазе является достаточным условием сохранения расплава гомогенным и, следовательно, обеспечивает возможность получения метастабильного раствора закалкой из расплава
...
Имплантация хрома проводилась при комнатной температуре, и импульсное плавление наблюдалось по изменению морфологии поверхности для плотностей энергии
...
Имплантация хрома проводилась при комнатной температуре, и импульсное плавление наблюдалось по изменению морфологии поверхности для плотностей энергии
...
Имплантация хрома проводилась при комнатной температуре, и импульсное плавление наблюдалось по изменению морфологии поверхности для плотностей энергии
...
Результаты печного отжига подтверждают, что закаленный расплав является метастабильным раствором, так как атомы хрома при термическом отжиге возвращаются в незамещенные положения
...
Значительно большее увеличение растворимости в случае алюминия, имплантированного хромом, может быть достигнуто имплантацией с последующим импульсным плавлением, чем только имплантацией
...
Еще один пример увеличения растворимости при обработке после имплантации импульсным электронным пучком по сравнению с имплантацией меди в алюминий приведен на рис
...
Максимальная равновесная растворимость в твердом состоянии Со в алюминии и растворимость Ср, полученная ионной имплантацией с последующим импульсным плавлением Элемент Со
...
Результаты печного отжига подтверждают, что закаленный расплав является метастабильным раствором, так как атомы хрома при термическом отжиге возвращаются в незамещенные положения
...
Более того, тятя имплантация и последующая закалка из жидкого состояния действуют эффективнее, чем только имплантация или имплантация в комбинации с термическим отжигом
...
Импульсная закалка из жидкой фазы для других металлов не обязательно может быть более эффективной при формировании метастабильных растворов ионной имплантацией, чем при термическом отжиге, несмотря на очевидность этого для алюминия
...
Можно предположить, что трудности в достижении высоких метастабильных концентраций замещения в алюминии только при имплантации и термическом отжиге обусловлены присутствием дефектов
...
Кроме того, нерастворимые примеси могут взаимодействовать с дислокациями или другими протяженными дефектами и, покидая узлы кристаллической решетки, уменьшать свою свободную энергию, в отличие от большого количества дефектов, образованных каждым ионом при имплантации, только
...
Кроме того, нерастворимые примеси могут взаимодействовать с дислокациями или другими протяженными дефектами и, покидая узлы кристаллической решетки, уменьшать свою свободную энергию, в отличие от большого количества дефектов, образованных каждым ионом при имплантации, только
...
Вероятно, наиболее интересный аспект наблюдения выделений Бри импульсном плавлении сплавов проявляется в использовании возможности измерять субмикросекундные промежутки времени зарождения выделений в жидком состоянии
...
Энергию лазерного излучения, выделенную в образце, можно измерить термопарой, прикрепленной к нему, и, учитывая результаты тепловых расчетов, точно определить время нахождения системы в двухфазном режиме
...
Вероятно, наиболее интересный аспект наблюдения выделений Бри импульсном плавлении сплавов проявляется в использовании возможности измерять субмикросекундные промежутки времени зарождения выделений в жидком состоянии
...
В большинстве случаев у кремния после импульсного плавления наблюдается отчетливая эпитаксиальная перекристаллизация с минимальной концентрацией дефектов
...
Для эпитаксиальной перекристаллизации необходимо, чтобы глубина расплавленного слоя была больше толщины разупорядоченного имплантированного слоя, а скорость межфазной границы расплав — твердое тело была не очень велика
...
Исследования с применением электронной микроскопии и эффекта каналирования показывают, что при подходящих параметрах импульсного отжига кристаллическая структура близка по совершенству к матрице кремния
...
Только высокие дозы определенных ионов, имплантированных в кремний, препятствуют процессам эпитаксиального роста, и подобрать режимы импульсного плавления, которые не оставляли бы заметного разупорядочения, достаточно трудно
...
После одинаковой лазерной обработки степень разупорядочения в образцах, имплантированных молибденом, слегка уменьшается, в то время как в образцах, имплантированных кадмием, возрастает примерно в
...
Для понимания сложной ситуации, обычно наблюдаемой после импульсного плавления металлов, будет полезно вначале рассмотреть и охарактеризовать природу разупорядочения, которое может возникать в неимплантированном алюминии
...
Исследование закалки кристаллов алюминия от температур, близких к температуре плавления, в ванне жидкости показало, что в них может сохраняться значительное количество вакансий
...
Этот эффект является следствием того, что значительная часть вакансий, находящихся в термически равновесной концентрации при высоких температурах, сохраняется в кристаллической решетке при скорости закалки
...
При комнатной температуре вакансии подвижны и они коалесцируют, образуя дислокационные петли, которые можно наблюдать в просвечивающем электронном микроскопе
...
Это можно объяснить тем, что для образования заметного количества вакансий при диффузии в твердой фазе из имеющихся источников, таких, как поверхность, времени недостаточно
...
Наблюдаемая плотность петель в алюминии соответствует концентрации вакансий примерно на порядок меньше, чем термически равновесное значение вблизи точки плавления
...
Либо это относится к неравновесным эффектам, аналогичным отсутствию сегрегации при высоких скоростях движения межфазной границы, либо к другим неизвестным эффектам
...
Наблюдаемая плотность петель в алюминии соответствует концентрации вакансий примерно на порядок меньше, чем термически равновесное значение вблизи точки плавления
...
Либо это относится к неравновесным эффектам, аналогичным отсутствию сегрегации при высоких скоростях движения межфазной границы, либо к другим неизвестным эффектам
...
Наблюдаемая плотность петель в алюминии соответствует концентрации вакансий примерно на порядок меньше, чем термически равновесное значение вблизи точки плавления
...
Либо это относится к неравновесным эффектам, аналогичным отсутствию сегрегации при высоких скоростях движения межфазной границы, либо к другим неизвестным эффектам
...
В том случае, когда глубина расплавленного слоя не превышает толщину разупорядоченного имплантацией слоя, например, при лазерном плавлении с пониженной энергией импульса, остаточное разупорядочение может быть значительным
...
Внутренние термические напряжения являются результатом различия в расширении решетки вдоль больших температурных градиентов между разогретой импульсом гепла поверхностью и подложкой
...
Скольжение возникает в результате движения дислокаций, и следы скольжения обычно являются плоскостями сильно поврежденного материала, содержащими дислокации
...
Число дефектов, связанных с термическими напряжениями, и степень соответствующей механической деформации поверхностного слоя прямо зависят от термомеханических свойств материала и могут быть обусловлены импульсным нагревом жидкой или твердой фазы
...

Расчеты тепловых процессов при сварке
Сборка и сварка корпусов судов
Технологія конструкційних матеріалів і матеріалознавство: Практикум: Навч.посібник
Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками
Металловедение пайки
Теорія зварювальних процесів. Дослідження фізико-хімічних і металургійних процесів та здатності металів до зварювання
Справочник по сварке цветных металлов

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками