Автореферат (1103956)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописиСухоруков Иван АндреевичМОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКИ ИНДУЦИРОВАННЫХПРОЦЕССОВ ДИФФУЗИИ И ФАЗООБРАЗОВАНИЯВ СЛОИСТЫХ БИНАРНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СИСТЕМАХСпециальности: 01.04.07 – физика конденсированного состояния,05.13.18 – математическое моделирование, численные методы и комплексы программАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание учёной степеникандидата физико-математических наукНаучный руководитель:Доктор физико-математическихнаук, профессор В.С.РусаковМОСКВА – 2012 г.Работа выполнена на кафедре общей физики физического факультета Московскогогосударственного университета имени М.В.Ломоносова.Научный руководитель:доктор физико-математических наук, профессорРусаков Вячеслав СерафимовичОфициальные оппоненты:доктор физико-математических наук, профессорСилонов Валентин Михайловичкандидат физико-математических наук,старший научный сотрудникСедых Вера ДмитриевнаВедущая организацияМосковский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики (МГТУ МИРЭА)Защита состоится « 16 » мая 2012 г.

в 15 час. 30 мин. на заседании диссертационногосоветаД 501.002.01приМосковскомгосударственномуниверситетеимениМ.В. Ломоносова по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д.1, стр.35,Центр коллективного пользования МГУ, конференц-зал.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУимени М.В, Ломоносова.Автореферат разослан « __ » апреля 2012 г.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 501.002.01кандидат физико-математических наукТ.В. Лаптинская2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы.Развитиенеобходимостиядернойэнергетикиразработки,созданияиаэрокосмическойииспользованиятехникиновыхприводиткконструкционныхматериалов, работающих в экстремальных условиях высоких температур, большихмеханических нагрузок, агрессивных сред и облучения.

Разработка таких материаловпредставляет сложную и до сих пор не решенную научно-техническую задачу. Одним извозможных путей решения этой задачи является создание защитных покрытий илимодификация поверхности существующих конструкционных материалов с помощьюионно-лучевых технологий. К таким технологиям относятся, в частности, ионноплазменное осаждение и ионная имплантация с последующей термической обработкой,котораяприводиткпространственнойнаправленностипроцессовдиффузииифазообразования, и в результате к образованию слоистой системы.Для практического применения слоистых систем важно создать термическистабильное неоднородное распределение фаз по глубине образца. В связи с этимнеобходимоиметьправильноепредставлениеобособенностяхтермическииндуцированных процессов, происходящих в слоистой системе.

На протяжении последнихнескольких лет методами мессбауэровской спектроскопии с привлечением данныхрентгеновского фазового анализа проводятся целенаправленные исследования слоистыхбинарныхметаллическихсистем.Этиисследованияпозволилиустановитьпоследовательность и характерные времена фазовых преобразований в приповерхностныхсоях и объеме систем, в ряде из них получить термически стабильное неоднородное поглубине структурно-фазовое состояние.Для исследования процессов диффузии и фазообразования в слоистых системахпредставляют интерес бинарные металлические системы на основе железа, содержащиеBe, Al, Sn, Zr и Ti, полученные методами ионно-плазменного осаждения, а такжеимплантационные системы Fe:B+, Fe:C+, Fe:N+ и Fe:O+. Для этих систем важно, что железоявляетсяосновнымкомпонентоммногихконструкционныхматериалов.Другиекомпоненты слоистых систем могут значительно улучшить их свойства, например,механическиесвойства(прочность,пластичность,ковкость),радиационнуюикоррозийную стойкость, жаропрочность, теплопроводность и т.

д., что позволитприменить данные материалы в ядерной энергетике, аэрокосмической технике,автомобилестроении и других производственных областях.Одним из эффективных методов исследования слоистых бинарных систем являетсякомпьютерное моделирование термически индуцированных процессов диффузии и3фазообразования на основе данных об их термодинамических свойствах и фазовыхдиаграммахравновесныхсостояний.Моделированиепозволяетдопроведенияэксперимента на основе физических представлений о процессах, происходящих внеоднородных слоистых системах, предсказать поведение компонентов системы иобразующихся фаз при произвольных температурно-временных режимах термическогоотжига.Цель работы.Целью настоящей работы являлась разработка метода моделирования термическииндуцированных процессов диффузии и фазообразования в слоистых системах и его применение при исследовании бинарных металлических систем.

В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие основные задачи.1. Разработать физические модели термически индуцированных процессов диффузии и фазообразования в слоистых бинарных системах металл-металл с двумя и тремя изотопами двух элементов, а также в системах металл-металлоид.2. Осуществить программную реализацию предложенных моделей, позволяющуюколичественно описывать термически индуцированные процессы в слоистых бинарныхсистемах с произвольным начальным концентрационным профилем компонентов, с учетом особенностей фазовых диаграмм равновесных состояний при произвольных температурно-временных режимах термических отжигов.3. Смоделировать термически индуцированные процессы диффузии и фазообразования в модельных слоистых бинарных системах металл-металл для исследования процесса термической стабилизации неоднородного по глубине структурно-фазового состоянияслоистой системы.4.

Смоделировать термически индуцированные процессы диффузии и фазообразования в экспериментально исследованных слоистых бинарных системах металл-металл сдвумя и тремя изотопами, а также металл-металлоид.Основные положения, выносимые на защиту.Физические модели термически индуцированных процессов диффузии и фазообразования в слоистых бинарных системах металл-металл с тремя изотопами двух элементови металл-металлоид.Программная реализация предложенных моделей (программа DIFFUSION), позволяющая количественно описывать кинетику термически индуцированных процессов вслоистых бинарных системах с произвольным начальным концентрационным профилем4компонентов, с учетом особенностей фазовых диаграмм равновесных состояний при произвольных температурно-временных режимах термических отжигов.Результаты моделирования термически индуцированных процессов диффузии и фазообразования в модельных двухслойных системах металл-металл, позволившие установить характер и степень влияния особенностей фазовых диаграмм равновесных состояний,коэффициентов диффузии и толщины системы на кинетику процесса термической стабилизации неоднородного по глубине структурно-фазового состояния слоистой системы итермически стабилизированный концентрационный профиль.Результаты моделирования термически индуцированных процессов диффузии и фазообразования в экспериментально исследованных слоистых системах: металл-металл сдвумя (Fe–Ti, Fe–Zr, Fe–Sn, Cu–Be) и тремя (57Fe–Ti–Fe(Ti)–57Fe) изотопами, полученных спомощью метода магнетронного распыления, а также металл-металлоид (57Fe:O+), полученной методом ионной имплантации.Вывод о том, что характер фазовых превращений в исследованных слоистых системах определяется изменением локальной концентрации компонентов в процессе их диффузии и соответствует особенностям фазовых диаграмм равновесных состояний.Достоверность.Достоверность полученных результатов и сделанных выводов обусловлена адекватностью использованных физических представлений и математических методов при решении поставленных задач, корректностью использованных приближений, результатамипроверочных численных экспериментов, а также соответствием полученных в работе результатов расчетов известным экспериментальным данным.Научная новизна.Научная новизна работы определяется как предложенными физическими моделямитермически индуцированных процессов диффузии и фазообразования в слоистых бинарных системах, так и их программной реализацией, что позволило впервые получить рядважных результатов.При моделировании термически индуцированных процессов в модельных двухслойных бинарных системах металл-металл установлены характер и степень влияния особенностей фазовой диаграммы состояний, коэффициентов диффузии и толщины системына кинетику процесса термической стабилизации неоднородного по глубине структурнофазового состояния слоистой системы и термически стабилизированный концентрационный профиль.5Показано, что результаты моделирования процессов термической диффузии и фазообразования в слоистых бинарных системах Fe–Ti, Fe–Zr, Fe–Sn, Cu–Be,57Fe и5757Fe–Ti–Fe(Ti)–+Fe:O хорошо описывают экспериментально установленные с помощью методовMS- и CEMS-спектроскопии и рентгеновской дифрактометрии последовательности фазовых превращений и относительное содержание образующихся фаз на всех этапах различных температурно-временных режимов отжига.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации