Наведено результати експериментальних досліджень структури деформаційного рельєфу у вигляді сходинок у місці виходу дислокацій на полірованій поверхні полікристалічного зразка алюмінію у процесі його деформування. Показано, що, незважаючи на квазіперіодичність цієї структури, яка характеризується різними значеннями періоду дифракційної решітки та викривленими лініями ковзання, що складають цю решітку, вона призводить до дифракції на ній лазерного випромінювання. Аналіз дифракційних картин, одержаних in situ у процесі деформування, надає змогу простежити за еволюцією деформаційної структури. Експериментально показано, що за допомогою дифракційних картин можна виявити виникнення дислокаційного ковзання на ранніх стадіях пластичної деформації, визначити напрям ковзання та змінення цього напрямку у процесі деформування. Дифракційна картина надає змогу визначати мінімальну відстань між лініями ковзання, що характеризує інтенсивність розвитку дислокаційного ковзання. Таким чином, можна простежити за інтенсивністю розвитку пластичної деформації на всіх її стадіях.

Індекс рубрикатора НБУВ: К233.102 + К233.202

Рубрики:

Кристалічна будова алюмінію та його сплавів

Шифр НБУВ: Ж41115 Пошук видання у каталогах НБУВ 

We report on nanostructured films of Al doped tin oxide grown by facile spray pyrolysis route, and their physical properties were investigated. The sprayed films were grown onto indium tin oxide (ITO) substrate at <$E300~symbol Р roman C> from the precursor (SnCl4, 5H2O). The content of Al is kept at 3 % in the solution. Structural, optical, electrical and surface properties were investigated. X-rays pattern reveals polycrystalline structure and SnO2 phase occurence. The visible transmitance exceeds 85 %, the band gap is found to be 3,7 eV. Nanotips were observed by 3D atomic force microscope (AFM) observation. Using the Hall effect measurements system (HMS), the films exhibit very low resistivity found to be <$E9,85~10 sup -5 OMEGA> cm, a high electron concentration is around 10<^>21 cm<^>-3, and the mobility reaches the value of 20 cm<^>2/Vs.

Індекс рубрикатора НБУВ: К233.102.1

Шифр НБУВ: Ж41115 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Досліджено оптичні властивості пористих шарів алюмінію та міді з адсорбованими молекулами n-нітробензойної кислоти (n-НБК). Спостерігалося підсилення поглинання окремими молекулярними групами у ІЧ спектрі поглинання n-НБК. Пористі мідні підкладки за фактором підсилення ІЧ-поглинання групи COO<^>- аналогічні до шорстких золотих підкладок.

Досліджено дифузію алюмінію з тонкого металічного шару, стимульовану світлом галогенних ламп. Зразки опромінено з боку, не вкритого алюмінієм, імпульсами тривалістю 1 - 30 с, які спричиняли нагрівання зразків від 120 до 1200 <$E symbol Р>C. Профіль концентрації домішок визначено шляхом травлення дифузійного шару та вимірювання поверхневого опору за допомогою чотиризондового методу і C - V-методу з використанням Hg-зонда. Показано, що за певної інтенсивності світла концентрація домішок у приповерхневому шарі зростає та зменшується глибина їх проникнення зі збільшенням тривалості імпульсу. Спостережені залежності пояснено виникненням додаткового до дифузійного дрейфового потоку, викликаного нерівномірним розподілом по глибині вільних носіїв, утворених дією світла та тепла, які ослаблюють хімічні зв'язки.

Запропоновано пояснення немонотонної температурної залежності межі плинності sigma_y(T) у TiAl, де мають місце два екстремуми, в яких відбувається зміна характеру температурної залежності sigma_y(T). Порівняння кривих sigma_y(T) для TiAl та типових кривих для інших матеріалів (ОЦК металів, інтерметалідів типу Ni₃Al) дозволяє реконструювати форму потенціального рельєфу для дислокацій у TiAl. Форма одержаного рельєфу відтворює існування двох типів дислокаційних пасток (мілких і глибоких) та двох типів потенціальних бар'єрів: низьких і високих для захоплення дислокацій відповідно у випадках мілких і глибоких пасток. З урахуванням захоплення дислокацій у пастки та виходу з них описано характер деформаційної поведінки TiAl в усьому інтервалі температур. Отримано вирази, які дозволяють знайти екстремуми на кривій sigma_y(T). Проаналізовано можливі типи залежності коефіцієнта зміцнення theta(T) в області аномальної температурної залежності sigma_y(T). Встановлено умови, за яких виникає аномальна температурна залежність theta(T). Висловлено припущення, що форма потенціального рельєфу для дислокацій суттєво змінюється в деякій області поблизу мікротріщини. Захоплення дислокацій в глибокі пастки, яке стимулюється концентрацією напруги поблизу мікротріщини, та неможливість їм покинути ці пастки аж

до відносно високих температур розглянуто як можливу причину крихкості TiAl. Запропоновано модель, яка описує деформаційну поведінку інтерметалідів після деякої попередньої деформації. Ця модель дозволяє описати дві альтернативні можливості: виникнення або відсутність макрострибка напруги після вказаної деформації.

Поблизу межі плинності за допомогою методу електроопору досліджено еволюцію структурного стану шляхом активного навантаження полікристалічного алюмінію різного ступеня чистоти. Визначено характерні параметри структурного стану: ефективна висота диполів, коефіцієнти взаємодії дислокацій. Показано, що, незалежно від ступеня чистоти металу, який деформується, початок пластичної плинності, деформуюча напруга та зміна електроопіру визначаються формуванням дипольної структури.

Виявлено, що електрохімічно одержані оксидні шари на сплаві AlMg3 мають термолюмінесцентні властивості. Досліджено залежність між тривалістю окиснення та чутливістю термолюмінесценції (ТЛ) цих шарів оксиду алюмінію. Одержані результати свідчать, що чутливість ТЛ зростає зі збільшенням товщини шару оксиду алюмінію на AlMg3 і що чутливістю оксиду алюмінію на чистому Al можна знехтувати у порівнянні з його чутливістю на AlMg3.

Досліджено теплопровідність чистих і легованих хромом і титаном кристалів alpha-Al2O3 у температурному інтервалі 50 - 300 K. Показано значний вплив домішок хрому, титану та високотемпературного відпалу на теплопровідність кристалів.

Экспериментально исследованы процессы переориентации кристаллической решетки, развивающиеся на макроскопическом уровне при пластической деформации поликристаллической фольги алюминия, содержащей только сквозные границы зерен. Использование оригинальной оптической методики для определения ориентационной неоднородности на поверхности образцов позволило выявить многообразие ротационной структуры, возникающее при их деформировании, по форме, размерам, способу и характеру возникновения и развития. Обнаружены оборванные (клиновидные и тупоугольные), сквозные и коллективные полосы переориентации, а также вторичные ротации, образующиеся в области ранее появившихся полос переориентации. Показано, что кристаллографическая ориентация последних способствует развитию в них скольжения. Клиновидные и тупоугольные полосы переориентации возникают в ходе деформирования подобно двойникам деформации. Формирование коллективных и сквозных полос переориентации является многостадийным. Все макроскопические полосы переориентации зарождаются вблизи границ зерен и распространяются в тело одного из них. В пределах зерна ротации имеют одинаковую кристаллографическую ориентацию и образуют с телом зерна границы деформационного происхождения с одной и той же разориентацией. Получены распределения границ деформационного происхождения по углу разориентировки и по величине обратной плотности совпадающих узлов. Спектр границ деформационного происхождения содержит малоугловые (≅10 %) и высокоугловые границы (≅ 90%); из числа последних специальные границы и близкие к ним составляют приблизительно 85 %.

Розглянуто поверхневий рельєф монокристала алюмінію високої чистоти, який пластично деформовано за умов жорсткого поєднання із зразком на основі сплаву алюмінію 2024 Т3-51. За всіх використаних амплітуд напруги періодичних навантажень зразок деформувався пружно, а жорстко пов'язаний із ним монокристал алюмінію - пластично. Ця схема обмеженого та стисненого навантаження дозволяє одержати поверхневий рельєф, який зберігається як завгодно довго після зняття навантаження. Визначено якісні та кількісні зміни, які відбуваються в процесі навантаження монокристала алюмінію, що дало уявлення про ієрархічну структуру поверхні та її еволюцію. Головним результатом дослідження є доведена наявність ієрархічної структури на поверхні, яка може бути наслідком ієрархічної дефектної субструктури пластично деформованого монокристала алюмінію на різних стадіях навантаження.

Проведено дослідження структурних характеристик і електрофізичних властивостей плівок алюмінію в інтервалі товщин 20 - 150 нм, одержаних за температури підкладки 300 К та які пройшли термообробку до 870 К. Показано, що за температури <$E 820~symbol С~10> К спостерігається різке збільшення питомого електричного опору, ступінь якого залежить від товщини плівок. Здійснено розрахунок параметрів електроперенесення за лінеаризованою та ізотропною моделями Ательє, Тоссе і Пішар.

За допомогою методів феноменологічного моделювання та молекулярної динаміки визначено фазу, яка має з'явитися першою під час реакційної дифузії між наноплівками нікелю й алюмінію. Показано, що у разі безпосереднього контакту чистого нікелю та чистого алюмінію за температур вище 700 К першою проміжною фазою має бути рідкий розчин. Виконано пряме моделювання методом молекулярної динаміки, яке підтверджує зниження температури топлення алюмінію за розчинення в ньому нікелю. Наведено комп'ютерну модель процесу напорошення атомів нікелю на поверхню наноплівки з атомів алюмінію. Показано вплив температури й густини потоку на процес напорошення і формування структур в області контакту. Встановлено, що у випадку напорошення за достатньо високої температури в зоні контакту виникає впорядкована фаза з ОЦК-граткою, присутність якої запобігає контактному топленню.

Детально изучена дозовая зависимость генерации и отжига точечных дефектов, индуцированных бомбардировкой поверхности монокристалла Al(111) ионами Ar<^>+ с энергией 600 эВ в сверхвысоком вакууме с помощью метода дифракции медленных электронов. Показана возможность анализа изменения интенсивности дифракционных рефлексов медленных электронов непосредственно в процессе ионной бомбардировки, что исключает эффект отжига при последующей выдержке при комнатной температуре. На основе анализа дифракционных рефлексов получены значения энергии активации точечных дефектов.

Методами рентгеноструктурного та металографічного аналізів досліджено особливості формування структури поверхневих шарів алюмінієвих стопів А8, АК9, АК12 після імпульсної лазерної обробки. Виявлено, що лазерна обробка внаслідок виникнення високих градієнтів швидкостей нагріву та охолодження призводить до суттєвого диспергування структури в зоні лазерного впливу і, як наслідок, до підвищення мікротвердості. Обробка призводить до розчинення грубої евтектичної структури та первинних кристалів кремнію, які входять до складу стопу, та утворення пересиченого твердого розчину кремнію в ГЦК-гратниці алюмінію.

Моделированием с помощью методов молекулярной динамики качественно показана смена механизма пластической деформации нанокристаллов Аl двух ориентаций <<011>>{011} и <<010>>{010} в условиях развитой пластической деформации: от однородного ламинарного (на основе легкого скольжения дислокаций) до неоднородного локализованного (гидродинамического) механизма (на основе коррелированного перемещения групп атомно-вакансионных или сильно возбужденных состояний). Эти результаты дополняются количественным анализом общих параметров (температуры, энергии парного взаимодействия, давления) и сравниваются с результатами для других ГЦК-металлов (Al, Cu, Ag, Au, Ni, Pt, Pd). С помощью новой методики массовых вычислений на основе грид-инфраструктуры "сервисный грид" (Service Grid) и "настольный грид" (Desktop Grid) выполнено компьютерное моделирование процессов пластической деформации для сверхбольшого количества нанокристаллов Аl. Статистическим анализом (а также моментным анализом и бутстрепинг-анализом) распределения концентраций дефектов по ансамблю всех нанокристаллов для определенных уровней деформации количественно подтверждено, что такая качественная смена механизма пластической деформации сопровождается сменой типа распределения по ансамблю. Это свидетельствует о возникновении в нанокристалле связанных локальных зон (звеньев цепи согласно модели "цепи со слабым звеном") коррелированного (гидродинамического) пластического течения, которое происходит, как коллективное движение точечных дефектов и их агрегатов в "слабом звене" со степенным (масштабно-инвариантным или фрактальным) законом базового распределения концентрации дефектов по звеньям

цепи.

Розглянуто формування поверхневого рельєфу в монокристальних пластинах, жорстко скріплених зі зразками з авіаційних сплавів, під час їх втомного навантаження. Показано, що кількісні та якісні параметри рельєфу залежать від деформаційного пошкодження та довготривалості сплаву зі складним хімічним і фазовим складом. Вивчено різні орієнтації монокристалів і показано, що найбільш чутливою є орієнтація <$E <<100>> > {100}. Використано фрактальний аналіз рельєфу, що може використовуватися для прогнозування деформаційного пошкодження та довготривалості в механічному полі головного матеріалу (складнолегованого сплаву).

За допомогою методів рентгенівської дифракції досліджено атомну будову рідких сплавів системи Fe - Al в усій області концентрацій ( у тому числі чистих компонентів) за температури 1820 К. Встановлено, що розплави в усій області концентрацій є мікронеоднорідними, в них присутні атомні мікроутворення, які різняться компонентним складом і пакуванням атомів. Визначено 4 типи атомних утворень, які спостерігаються у розплавах системи Fe - Al: два однокомпонентних (з атомів алюмінію та заліза) та два двокомпонентних складу Fe₂Al₅ та Fe₃Al. Всю область концентрацій можна розділити на три концентраційних інтервали. У розплавах кожного концентраційного інтервалу містяться два типи атомних мікроутворень. Зміна концентрації компонентів розплавів у межах кожного інтервалу супроводжується лише зміною об'ємної долі мікроутворень кожного типу, за цих умов їх склад і пакування атомів залишаються незмінними.

Досліджено механізми зародкоутворення та зростання Si преципітатів у кристалічній решітці алюмінію. За допомогою ab initio розрахунків одержано міжатомні потенціали для Si - Al взаємодії в алюмінії. Дані потенціали, разом з одержаними іншими потенціалами для Al - Al та Si - Si взаємодії, використано для вивчення релаксації малих Si кластерів, що відіграють важливу роль у формуванні зародків у процесах Si преципітації. Встановлено, що <$Eroman Si sub 3> кластер є початковою атомною конфігурацією, що призводить до зародкоутворення та зростання Si преципітатів. Запропоновано спеціальну модель для вивчення природи хімічного зв'язку між Si та Al. Встановлено алмазоподібний гібридний характер зв'язку Si - Al у разі, коли атоми Si утворюють <$Eroman Si sub 2> кластер в решітці Al. З'ясовано, що дані зв'язки подібні до ковалентних у кристалі Si. Виявлено, що за умов загартовування та нейтронного опромінювання дифузійні процеси, що обумовлюють преципітацію атомів Si, відбуваються за відносно низьких температур. Надано пояснення низькотемпературної дифузії з використанням механізму дивакансійної дифузії. З'ясовано, що зростання Si преципітатів за умов нейтронного опромінювання алюмінію обмежується дифузією атомів Si до преципітатів в Al решітці.