Peculiarities of the Behavior of Point Defects under the Optoplastic Effect in Copper

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The authors previously discovered a new optoplastic effect and observed it under the action of a nanosecond UV laser pulse irradiation of subcritical intensity. In this paper it is shown that under this effect no microporesarise in the subsurface layer of metal. This proves the statement that swelling of metal under laser impactof moderate (subcritical) intensity occurs due to interstitial atoms migrating to the surface and not due to melting with formation of bubbles. At a abrupt cooling (for ~20 μs) interstitial atoms migrate to the surfaceby the Schottky mechanism due to abnormal mass transfer and the less mobile vacancies have no time to
coagulate with formation of micropores in the time of the process.

About the authors

T. V. Malinskii

Institute of Problems of Electrophysics, Russian Academy of Sciences

Email: v-rogalin@mail.ru
St. Petersburg, 191186 Russia

V. E. Rogalin

Institute of Problems of Electrophysics, Russian Academy of Sciences

Email: v-rogalin@mail.ru
St. Petersburg, 191186 Russia

V. Ya. Shur

Institute of Natural Sciences and Mathematics, Ural Federal University

Email: v-rogalin@mail.ru
Ekaterinburg, 620000 Russia

D. K. Kuznetsov

Institute of Natural Sciences and Mathematics, Ural Federal University

Author for correspondence.
Email: v-rogalin@mail.ru
Ekaterinburg, 620000 Russia

References

  1. Чумаков А.Н., Лычковский В.В., Никончук И.С., Мацукович А.С. Абляция кремния в воздухе моно- и бихроматическими импульсами лазерного излучения с длинами волн 355 и 532 nm // Журн. технической физики. 2022. Т. 92. № 1. С. 36–44. https://doi.org/10.21883/JTF.2022.01.51849.202-21
  2. Малинский Т.В., Миколуцкий С.И., Рогалин В.Е., Хомич В.Ю., Ямщиков В.А., Каплунов И.А., Иванова А.И. Пластическая деформация меди в результате воздействия мощного ультрафиолетового наносекундного лазерного импульса // Письма в ЖТФ. 2020. Т. 46. № 16. С. 51–54. https://doi.org/10.21883/PJTF.2020.16.49856.18157
  3. Murzin S.P., Balyakin V.B., Gachot C., Fomchenkov A.S., Blokhin V.M., Kazanskiy N.L. Ultraviolet Nanosecond Laser Treatment to Reduce the Friction Coefficient of Silicon Carbide Ceramics // Appl. Sci. 2021. V. 11. P. 11 906. https://doi.org/10.3390/app112411906
  4. Nek M., Shaikh B., Rashid S., Hafeez S., Mahmood M., Baig M.A. Diagnostics of cadmium plasma produced by laser ablation // Journal of Applied Physics. 2006. V. 100. P. 073102. https://doi.org/10.1063/1.2357864
  5. Малинский Т.В., Рогалин В.Е., Ямщиков В.А. Пластическая деформация меди и ее сплавов при воздействии наносекундным ультрафиолетовым лазерным импульсом // ФММ. 2022. Т. 123. № 2. С. 192–199. https://doi.org/10.31857/S0015323022020073
  6. Khomich Yu.V., Malinskiy T.V., Rogalin V.E., Yamshchikov V.A., Kaplunov I.A. Modification of the surface of copper and its alloys due to impact to nanosecond ultraviolet laser pulses // Acta Astronautica. 2022. V. 194. P. 434–441. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2021.11.033
  7. Khomich Yu., Malinskiy T., Rogalin V., I Kaplunov I., Ivanova A. Features of microrelief formation during laser treatment of Cu-Cr-Zr alloy surface for diffusion welding // IOP Conf. Series: Mater. Sci. Eng. 2020. V. 939. P. 012035. https://doi.org/10.1088/1757-899X/939/1/012035
  8. Khomich Yu.V., Malinskiy T.V., Mikolutskiy S.I., Rogalin V.E., Yamshchikov V.A., Kaplunov I.A., Ivanova A.I. Powerful ultraviolet laser pulse impact on polished metals and semiconductors // J. Phys.: Conf. Series 2020. V. 1697. P. 012254. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1697/1/012254
  9. Khomich Yu.V., Malinskiy T.V., Mikolutskiy S.I., Rogalin V.E., Kaplunov I.A. Modification of the Cu–Zr bronze surface by exposure to powerful UV laser pulses // J. Phys. Conf. Ser. 2021. V. 1925. P. 012003. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1925/1/012003
  10. Kaplunov I., Malinskiy T., Mikolutskiy S., Rogalin V., Khomich Yu., Zheleznov V., Ivanova A. Features of Brass Processing with Powerful Ultraviolet Lasers of Nanosecond Duration // Mater. Sci. Forum. 2022. V. 1049. P. 11–17. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.1049.11
  11. Воеводин В.Н., Неклюдов И.М. Эволюция структурно-фазового состоянияи радиационная стойкость конструкционных материалов. Киев: Наукова думка, 2006. 378 с.
  12. Зеленский В.Ф., Неклюдов И.М., Черняева Т.П. Радиационные дефекты и распухание металлов. Киев: Наукова думка, 1988. 296 с.
  13. Тяпунина Н.А., Наими Е.К., Зиненкова Г.М. Действие ультразвука на кристаллы с дефектами. М.: Изд-во МГУ, 1999. 238 с.
  14. Троицкий О.А. Электромеханический эффект в металлах // Письма в ЖЭТФ. 1969. Т. 2. № 10. С. 18–22.
  15. Спицын В.И., Троицкий О.А. Электропластическая деформация металлов. М.: Наука, 1985. 153 с.
  16. Soika A.K., Sologub I.O., Shepelevich V.G., Sivtsova P.A. Magnetoplastic effect in metals in strong pulsed magnetic fields // Phys. Solid State. 2015. V. 57. P. 1997–1999. https://doi.org/10.1134/S1063783415100297
  17. Карась В.И., Соколенко В.И. Неравновесная кинетика электрон-фононной подсистемы кристалла при действии переменных электрических и магнитных полей как основа электро- и магнитопластического эффектов // УФН. 2018. Т. 188. № 11. С. 1156–1177.
  18. Осипьян Ю.А., Савченко И.Б. Экспериментальное наблюдение влияния света на пластическую деформацию сульфида кадмия // Письма в ЖЭТФ. 1968. Т. 7. Вып. 4. С. 130–133.
  19. Inogamov N.A., Zhakhovsky V.V., Ashitkov S.I., Emirov Yu.N., Faenov A.Ya., Petrov Yu.V., Khokhlov V.A., Ishino M., Demaske B.J., Tanaka M., Hasegawa N., Nishikino M., Tamotsu S., Pikuz T.A., Skobelev I.Y., Ohba T., Kaihori T., Ochi Y., Imazono T., Fukuda Y., Kando M., Kato Y., Kawachi T., Anisimov S.I., Agranat M.B., Oleynik I.I., Fortov V.E. Surface nanodeformations caused by ultrashort laser pulse // Eng. Failure Analysis. 2015. V. 47. P. 328–337. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2013.12.009
  20. Гостевская А.Н., Маркидонов А.В., Громов В.Е., Старастенков Е.Д., Лубяной Д.А. Исследование влияния лазерной абляции на строение ОЦК-кристалла при помощи молекулярно-динамического моделирования. // Изв. Алтайского государственного ун-та. 2022. № 4 (126). С. 18–23. https://doi.org/10.14258/izvasu(2022)4-02
  21. Осинцев О.Е., Федоров В.Н. Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки. Отечественные и зарубежные марки. Справочник. М.: Машиностроение, 2004. 337 с.
  22. Окатов М.А. Справочник технолога-оптика. С-Пб.: Политехника, 2004. 679 с.
  23. Соколов А.В. Оптические свойства металлов. М.: Физматлит, 1961. 464 с.
  24. Ribárik G., Ungár T. Characterization of the microstructure in random and textured polycrystals and single crystals by diffraction line profile analysis // Mater. Sci. Eng. A. 2010. V. 528. P. 112–121. https://doi.org/10.1016/j.msea.2010.08.059
  25. Dai Y., Victoria M. Defect structures in deformed f.c.c. metals // Acta Mater. 1997. V. 45. P. 3495–3501. https://doi.org/10.1016/S1359-6454(97)00019-0
  26. Suzuki A., Mishin Y. Atomistic modeling of point defects and diffusion in copper grain boundaries // Interface Sci. 2003. V. 11. № 1. P. 131–148. https://doi.org/10.1023/A:1021599310093
  27. Глезер А.М. О природе сверхвысокой (мегапластической) деформации // Изв. РАН. Сер. физ. 2007. Т. 71. № 12. С. 1764–1772.
  28. Лариков Л.Н., Мазанко В.Ф., Фальченко В.М. Массоперенос в металлах при импульсном нагружении // ФиХОМ. 1983. № 6. С. 144–145.
  29. Ровинский Р.Е., Рогалин В.Е., Розенберг В.М., Теплицкий М.Д. Изменение структуры сплава медь-хром, облученного импульсом СО2-лазера // Физ. и хим. обраб. матер. 1980. № 3. С. 7–11.
  30. Добромыслов А.В., Талуц Н.И., Козлов Е.А., Петровцев А.В., Сапожников А.Т., Юсупов Д.Т. Деформационное поведение меди в условиях нагружения сферически сходящимися ударными волнами. Высокоинтенсивный режим нагружения // ФММ. 2015. Т. 116. № 1. С. 101–113. https://doi.org/10.7868/S0015323013040025
  31. Chembarisova R.G., Dong Y., Alexandrov I.V. Mechanisms of high-speed deformation of polycrystalline copper // Phys. Solid State. 2017. V. 59. № 5. P. 920–928. https://doi.org/10.1134/S1063783417050067

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (2MB)
Indexing metadata
3.

Download (186KB)
Indexing metadata
4.

Download (1MB)
Indexing metadata


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».