Analysis of the state of the surface layer of the SAP-2 composite alloy after irradiation with a high power ion beam

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The effect of high-power ion beam of nanosecond duration on the phase composition and morphology of the surface of aluminum composite material SAP-2 has been studied. It was found that after irradiation with a high-power ion beam under all irradiation modes used in the experiments no changes in the phase composition are observed. However, the observed shifts and broadening of diffraction peaks from irradiated samples indicate the formation of residual stresses and transformation of the initial dislocation structure. The observed decrease in dislocation density resulted in a decrease in the microhardness of SAP-2 irradiated at current densities of 50 and 100 A/cm2. It is shown that the increase in the ion current density leads to an increase in the oxygen fraction in the surface layer of SAP-2, which is apparently associated with partial evaporation of aluminum and an increase in the concentration of inclusions of Al2O3, which is part of the material. A nonlinear character of the dependence of the average ratio of oxygen content to aluminum on the ion current density of the beam is observed, the maximum value of which was recorded at irradiation with a beam current density of 100 A/cm2. Intense heating of the SAP-2 surface under ion beam irradiation leads to changes in the dispersion of Al2O3 inclusions on the irradiated surface. The maximum coagulation of Al2O3 particles was found at irradiation by a powerful ion beam with a current density of 100 A/cm2.

Full Text

Restricted Access

About the authors

T. V. Panova

Dostoevsky Omsk State University

Author for correspondence.
Email: panovatv@omsu.ru
Russian Federation, 644077, Omsk

V. S. Kovivchak

Dostoevsky Omsk State University

Email: panovatv@omsu.ru
Russian Federation, 644077, Omsk

References

  1. Бойко В.И., Скворцов В.А., Фортов В.Е., Шаманин И.В. Взаимодействие импульсных пучков заряженных частиц с веществом. М.: Физматлит, 2003. 286 с.
  2. Погребняк А.Д., Ремнев Г.Е., Чистяков С.А., Лигачев А.Е. // Изв. вузов. Физика. 1987. Т. 30. № 1. C. 52.
  3. Грибков В.А., Григорьев В.И., Калин Б.А., Якушин В.Л. Перспективные радиационно-пучковые технологии обработки материалов. М.: Круглый год, 2001. 528 с.
  4. Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками. Пер. с англ. / Поут Дж.М., Фоти Г. и др. М.: Машиностроение, 1987. 423 с.
  5. Якушин В.Л. Радиационно-пучковые технологии обработки материалов. М.: Круглый год, 2001. 528 с.
  6. Диденко А.Н., Лигачев А.Е., Куракин И.Б. Воздействие пучков заряженных частиц на поверхность металлов и сплавов. М.: Энергоатомиздат, 1987. 183 с.
  7. Аброян И.А., Андронов А.Н., Титов А.И. Физические основы электронной и ионной технологии. М.: Высшая школа, 1984. 320 с.
  8. Погребняк А.Д., Иванов Ю.Ф., Лебедь А.Г., Валяев А.Н., Рэнк Т., Томпсон М.О., Жао В. // Металлофизика и новейшие технологии. 2000. Т. 22. № 10. С. 18.
  9. Анищик В.М., Углов В.В. Модификация инструментальных материалов ионными и плазменными пучками. Минск: Изд-во БГУ, 2003. 191с.
  10. Коротаев А.Д., Тюменцев А.Н., Почивалов Ю.И., Овчинников С.В., Ремнев Г.Е., Исаков И.Ф. // Физика металлов и металловедение. 1996. Т. 81. № 5. С. 118.
  11. Быстрицкий В.М., Диденко А.Н. Мощные ионные пучки. М.: Энергоатомиздат, 1984. 152 с.
  12. Жидков М.В., Лигачев А.Е., Колобов Ю.Р., Потемкин Г.В., Ремнев Г.Е. // Изв. вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2018 № 4. С. 82. https://www.doi.org/10.17073/1997-308X-2018-4-82-91.
  13. Лигачев A.E., Жидков M.В., Колобов Ю.Р.,. Потемкин Г.В, Лукашова M.В., Ремнев Г.Е., Павлов С.К., Тарбоков В.А. Влияние мощного импульсного ионного пучка на топографию поверхности тантала // Proc. of 8th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects. 2022, Tomsk, Russia. C. 912. https://www.doi.org/10.56761/EFRE2022.C3-P-005001.
  14. Бадамшин А.М., Лептюк А.О. // Омский научный вестник. 2022. № 2 (182). С. 33. https://www.doi.org/10.25206/1813-8225-2022-182-33-37.
  15. Геринг Г.И., Калистратова Н.П., Полещенко К.Н. Механизмы модификации структуры твердых сплавов // Вестник Омского университета. 1997. Вып. 2. С. 29.
  16. Ковивчак В.С., Дубовик В.И., Бурлаков Р.Б. // Поверхность. Рентген., синхротрон. нейтрон. исслед. 2009. № 4. С. 9.
  17. Панова Т.В., Ковивчак В.С., Геринг Г.И., Доро- нин Д.О. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2013. № 4. С. 1. https://www.doi.org/10.7868/S0207352813040185.
  18. Ремнев Г.Е., Тарбоков В.А., Павлов С.К. // Физика и химия обработки материалов. 2021. № 2. С. 5. https://www.doi.org/10.30791/0015-3214-2021-2-5-26.
  19. Ковивчак В.С., Михайлов К.А., Панова Т.В., Ге- ринг Г.И., Бурлаков Р.Б. // Физика и химия обработки материалов. 2005. № 2. С. 57.
  20. Панова Т.В., Ковивчак В.С. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2022. № 4. С. 52. https://www.doi.org/10.31857/S1028096022040100.
  21. Фридляндер И.Н., Степанова М.Г., Матвеев Б.И. // Авиационная промышленность.1982. № 8. С. 7.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Diffraction patterns of SAP-2 before (1) and after irradiation with MIP with a current density of 50 (2), 100 (3) and 150 (4) A/cm2 with three pulses.

Download (91KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Sections of the SAP-2 diffraction patterns before (1) and after MIP irradiation with a current density of 50 (2), 100 (3) and 150 (4) A/cm2 with three pulses.

Download (126KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Surface morphology of SAP-2: non-irradiated (a) and irradiated with MIP with a current density of 50 (b), 100 (c) and 150 (d) A/cm2 after chemical etching.

Download (855KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dependence of the microhardness of SAP-2 before (1) and after MIP irradiation with a current density of 50 (2), 100 (3) and 150 (4) A/cm2 with three pulses.

Download (95KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

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».