Экспериментально зафиксированы стадии процесса формирования поверхностных сплавов

Результаты комплексного исследования, проведенного сотрудниками Томского научного центра СО РАН, позволили выявить стадии процесса формирования поверхностных сплавов вольфрам-цирконий, что позволит оптимизировать технологические карты для электронно-лучевой обработки разных видов сплавов. Результаты исследования опубликованы в журнале первого квартиля Vacuum.

«Формирование поверхностных сплавов протекает в неравновесных условиях импульсной обработки и порой крайне трудно предугадать результат. Для того, чтобы он был предсказуемым и была возможность получения заданных свойств модифицированной поверхности, и необходимы фундаментальные исследования механизмов этих процессов», — пояснил Евгений Яковлев, научный сотрудник лаборатории перспективных технологий ТНЦ СО РАН.

Младшие научные сотрудник лаборатории перспективных технологий Всеволод Петров, Евгений Пестерев, научный сотрудник Евгений Яковлев

Учёные выявили следующие стадии формирования поверхностного сплава вольфрам-цирконий: эвтектическое плавление (процесс плавления двух материалов, взятых в определённой концентрации, который начинается при температуре более низкой, чем известная температура плавления каждого из этих материалов по отдельности), фрагментация вольфрамовой плёнки и последовательное растворение её отдельных фрагментов.

Комплексные исследования стадий формирования поверхностных сплавов вольфрам-цирконий включали в себя компьютерное моделирование и экспериментальную часть. Предварительно для оценки влияния параметров обработки на формирование поверхностного вольфрам-циркониевого сплава было проведено компьютерное моделирование динамики температурных полей с помощью разработанного в ТНЦ СО РАН программного пакета HEATPACK-1.0.

Затем полученные результаты были подтверждены экспериментально, когда поверхностные сплавы вольфрам-циркония синтезировали с использованием электронно-пучковой машины «РИТМ-СП», разработанной в Институте сильноточной электроники СО РАН и компании «Микросплав»; она объединяет систему магнетронного распыления и источник низкоэнергетических сильноточных электронных пучков. Вольфрамовую пленку предварительно нанесли на циркониевую подложку, а затем обработали сильноточным электронным пучком. Были также исследованы элементный и фазовый состав полученного экспериментально поверхностного сплава

Полученные результаты имеют не только важное фундаментальное значение, они также необходимы для оптимизации технологических карт при создании защитных материалов и в 3D-принтинге.

Источник: ТНЦ СО РАН.