Встановлено закономірності впливу іонних та електронних пучків на зміну структури, фазового та елементного складу, морфологію поверхні та фізико-механічні властивості сплаву Ti - V - Al. Структурно-фазові перетворення у приповерхневому шарі після опромінення іонними й електронними пучками вплинули на мікротвердість, знос, коефіцієнт тертя та втомну міцність сплаву Ti - V - Al. Розширено уявлення про фізичні процеси та структурно-фазові перетворення у титанових сплавах, що відбуваються через опромінення пучками заряджених частинок.

  Скачати повний текст

Проведено дослідження взаємозв'язку оптичних властивостей з атомно-електронною структурою як полікристалічних металевих матеріалів, опромінених іонами металів та газів, так і аморфних металевих сплавів на основі заліза, отриманих з варіацією термодинамічних умов їх виготовлення та способу обробки стрічки. З'ясовані закономірності модифікації оптичних властивостей полікристалічних металів при бомбардуванні іонами металів та інертних газів. Особливості оптичних властивостей пов'язані зі змінами мікрорельєфу поверхні за рахунок імплантації іонів та осадження на ній відповідних плівок. Показані переваги еліпсометричного експерименту у взаємозв'язку із нейтронографічним дослідженням атомної будови для вивчення закономірностей модифікації атомно-електронної структури аморфних металевих стрічок при варіації термодинамічних умов гартування та наступного тривалого опромінення нейтронами.

Розроблено та досліджено нові високоефективні лазерні процеси обробки матеріалів і металевих розплавів. Створено наплавлення на основі твердих розчинів, рідкометалічних емульсій і суспензій. Наведено способи одержання литих композиційних матеріалів за допомогою лазерного опромінення та створено пристрої для реалізації зазначених процесів. Проведено детальні теоретичні дослідження, математичне та фізичне моделювання явищ, що відбуваються під час взаємодії лазерного променя з твердими та рідкими металами та сплавами. Виявлено поведінку неметалічних включень у чавунах і сталях та їх роль у процесі формування стуктурно-фазового стану у зоні впливу лазерного випромінювання. Досліджено вплив комбінованого лазерно-плазмового джерела енергії на поверхню залізовуглецевих сплавів, механізми їх спільного впливу на формування мікрометалургійної ванни розплаву, кінцеву структуру та властивості сплаву. Теоретично досліджено взаємодію лазерного випромінювання з дисперсними частинками. Визначено принципи формування емульсійного та суспензійного розплавів за умов лазерного опромінення твердих матеріалів і порошкових сумішей. Сформульовано принципи одержання лазерних композиційних наплавлень емульсійних і суспензійних розплавів. Здійснено математичне моделювання й обгрунтовано процеси лазерної аморфізації сплаву, одержання та нанесення аморфно-мікрокристалічних покриттів. За результатами дослідження процесів лазерного опромінення поверхні металевих розплавів виявлено зміни структури і фазового складу обробленого алюмінієвого сплаву. Проведено теоретичні й експериментальні дослідження взаємодії газолазерного потоку з модельними та металевими

Встановлено механізми, що призводять до розпилення частинок у збудженому стані, під час опромінення пучком іонів аргону з енергією 20 кеВ поверхні оксидів (сапфіру, алюмо-іттрієвих та залізо-іттрієвих гранатів) та органічних речовин (синтетичних фарбників та ліпідів). Вдосконалено методики аналізу якісного та кількісного складу поверхні та об'єму багатокомпонентних неорганічних та органічних речовин методом іонно-фотонної спектроскопії (ІФС). Необхідно експериментально дослідити спектральний склад випромінювання, що виникає під дією пучка іонів аргону на матеріали з різними фізико-хімічними параметрами (кристалічна структура, густина електронних станів, структурна формула та агрегатний стан), для визначення типу та складу частинок, що залишають поверхню у збудженому стані. Досліджено вплив фізико-хімічного стану поверхні (хімічний склад, кристалічна та електронна структура, фазовий стан) твердого тіла, що бомбардується, на основні параметри ІФЕ. Виміряно залежність інтенсивності спектральних ліній, що випромінюються розпиленими збудженими частинками, від відстані до поверхні що бомбардується, для визначення нормальної складової швидкості частинок. Встановлено процеси, що призводять до утворення та відльоту частинок у збудженому стані.

В твердому тілі досліджено транспортні процеси, що проявляються, як спрямоване перенесення маси, структурно залежне теплоперенесення та виникнення електричного потенціалу в металах в умовах нерівноважного стану, викликаного тепловим імпульсом від джерел різного фізичного походження (лазер, електричний та жевріючий розряди). Встановлено критерії, за яких вказані процеси відбуваються в твердій фазі. Один з них - критерій нестаціонарності, що є зворотно пропорційним температуропровідності речовини, що локально збуджується тепловим імпульсом, дає змогу визначати час, за який введена в тверде тіло енергія не встигає релаксувати механізмами теплопровідності. Такий підхід дав змогу чітко розділити режими імпульсного теплового впливу на речовину для створення в ній нерівноважного та квазірівноважного стану, який застосовувався для одержання ряду характеристик твердого тіла. Показано, що за нерівноважного стану в твердому тілі розвиваються термодеформаційні процеси, які сприяють генерації і спрямованому руху структурних дефектів, внаслідок їх взаємодії з полем напружень. Вказано на провідну роль дислокацій, які рухаються, у всіх встановлених експериментально транспортних процесах. Зокрема, масоперенесення викликано захопленням міжвузлового атому ядром крайової дислокації і транспортуванням його на макроскопічні глибини в межах, що визначаються енергією їх взаємозв'язку та наявністю стоків. Запропонована дислокаційно-міжвузлова модель масоперенесення ретельно проаналізована із залученням модифікованого рівняння Френкеля - Конторової та методу молекулярної динаміки і доведено відповідність моделі експериментальним даним. Теплоперенесення виявляється сильно залежним від ступеню нерівноважності і проявляється в розсіянні фононів на дислокаціях, залежно від ступеню їх рухливості та напрямків розповсюдження теплового потоку та дислокацій. Наявність такого зв'язку підтверджено експериментально в оригінальному експерименті із застосуванням теплового зондування зразків за методом Паркера: в нестаціонарному режимі збудження зафіксовано більш швидке розповсюдження температури в напрямку руху структурних дефектів. Виникнення електричного потенціалу в імпульсно збудженому металі зумовлене механізмами електрон-фононної взаємодії з утворенням квазічастинок (поляронів) локалізованими пружним полем дислокації електронами. Визначна роль дислокацій в цьому процесі підтверджена експериментально в фольгах з різним структурним станом - полікристалічній та аморфній. Запропоновано загальну схему транспортних процесів, що відбуваються у твердому тілі, збудженому термічним імпульсом, яка дає чітке уявлення про перебіг спостережуваних експериментально явищ. На підгрунті одержаних фундаментальних здобутків розроблено нові методи впливу на тверді тіла, що являли собою атомні і молекулярні кристали та піддавались структурній модифікації під впливом лазерного опромінення, електричного розряду та бомбардуванню іонами в жевріючому розряді. Продемонстровано ряд оригінальних розробок з лазерного твердофазного легування Ті рутенієм та Аl хромом (за межею їх взаємної розчинності). Хіміко-термічним обробленням металів в активованій лазером плазмі жевріючого розряду продемонстровано можливість застосування фотон-іонної взаємодії з використанням багатофотонної іонізації. Показано перспективність створення ендометалофулеритних сполук термічним відпалом та бомбардуванням іонами в жевріючому розряді. Окрему увагу приділено застосуванню імпульсного теплового збудження в квазістаціонарному режимі для експрес вимірювань теплофізичних характеристик твердих тіл та оцінювання адгезійних властивостей покриттів і багатошарових плівкових структур.