Модификация структуры и свойств металлических материалов под действием плазмы тлеющего разряда

• Автор: Обидина, Ольга Васильевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 166 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. МОДИФИКАЦИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ, ИНСТРУМЕН-
ТАЛЬНЫХ И КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
1.1 Традиционные методы модификации поверхности материалов
1.1.1 Химико-термическая обработка материалов
1Л .2 Лазерная обработка
1Л.З Ионная имплантация
1.2 Эффект дальнодействия при различных видах энергетического воздействия
1.2 Л Экспериментальные результаты, свидетельствующие о существовании эффекта дальнодействия
1.2.2 Модельные представления эффекта дальнодействия
1.3 Модификация структуры и свойств кристаллических и аморфных материалов после обработки их в низкоэнергетической плазме тлеющего разряда
1.3.1 Процессы, протекающие в плазме тлеющего разряда, и ее основные характеристики
1.3.2 Взаимодействие плазмы с поверхностью твердого тела
1.3.3 Формирование поверхностного нанорельефа при селективном травлении в плазме тлеющего разряда
1.3.4 Осаждение металлов при ионно-плазменной обработке
1.4 Заключение
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ В НИЗКОЭНЕ-
ГЕТИЧЕСКОЙ ПЛАЗМЕ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Объекты исследований
2.1.1 Выбор металлических образцов для исследования изменения структуры после облучения в плазме тлеющего разряда

2.1.2 Выбор стекол для нанесения тонких пленок, содержащих золото, с последующей их плазменной обработкой для формирования в них наночастиц золота
2.1.3 Получение тонких пленок на подложках натрий-кальциевого силикатного стекла
2.1.4 Получение тонких пленок БЮг+Аи на подложке из кварцевого стекла с помощью осаждения, ассистируемого ионным облучением
2.2 Плазменная установка для модификации материалов
2.3 Методы анализа структуры и состава образцов
2.3.1 Просвечивающая электронная микроскопия
2.3.2 Спектрометрия резерфордовского обратного рассеяния
2.3.3 Спектрофотометрия
2.3.4 Атомно-силовая микроскопия
2.4 Заключение
ГЛАВА 3. МОДИФИКАЦИЯ СТРУКТУРЫ АРМКО-ЖЕЛЕЗА И БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕЙ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ПЛАЗМЫ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА
3.1 Модификация структуры армко-железа под действием плазмы тлеющего разряда
3.2 Модификация структуры материалов с исходно высокой плотностью дислокаций
3.2.1 Модификация структуры продеформированного сжатием до
в=60% армко-железа, подвергнутого плазменной обработке
3.2.2 Модификация структуры быстрорежущих сталей, подвергнутых 66 обработке в низкоэнергетической плазме тлеющего разряда
3.3 Выводы
ГЛАВА 4. Модель развития процессов самоорганизации и образования
наноструктур в металлических кристаллах при низкоэнергетической плазменной обработке
4.1 Методы компьютерного моделирования взаимодействия заряжен-

ных частиц с твердыми телами и процессы самоорганизации в них
4.2 Исследование скорости кооперативных смещений методом молекулярной динамики
4.3 Волновая природа эффекта дальнодействия
4.4 Развитие процессов самоорганизации в кристаллических телах
4.5 Выводы
ГЛАВА 5. ФОРМИРОВАНИЕ И МОДИФИКАЦИЯ НАНОЧАСТИЦ
ЗОЛОТА В СТЕКЛАХ ПРИ ОБЛУЧЕНИИ В НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ПЛАЗМЕ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА
5.1 Применение композиционных материалов, содержащих металлические наночастицы, в электронике и оптике
5.2 Современные методы получения и модификации металлических наночастиц в композиционных материалах
5.3 Обработка тонких пленок, содержащих золото, на стеклянных подложках в низкоэнергетической плазме тлеющего разряда
5.3.1 Моделирование процессов взаимодействия ионов плазмы с поверхностью тонких пленок БЮг+Аи
5.3.2 Исследование поверхности тонких пленок, подвергнутых плазменной обработке
5.3.3 Экспериментальные наблюдения появления селективных спектральных полос поглощения после плазменной обработки
5.3.4 Теоретические подходы анализа спектров поглощения тонких пленок с металлическими нано частицами, сформированными на оптическом ма- 133 териале
5.4 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Библиографический список использованной литературы

атомов трехмерный кластер становится неустойчивым и превращается в дислокационную петлю междоузельного типа. Вакансионные кластеры могут превращаться в дислокационные петли вакансионного типа или оставаться сферическими (а иногда ограненными) полостями. Первичные дефекты достаточно быстро начинают образовывать вторичные дефекты: дислокации, межузельные и вакансионные дислокационные петли, скопления межузельных вакансий, вакансионные поры, газовые пузыри, блистеры, новые кристаллические фазовые образования [102].
Радиационное повреждение и пересыщение твердого тела газом может приводить также к макроскопическим изменениям в объеме и на поверхности: аморфизации и кристаллизации, изменению кристаллической структуры и текстуры материалов, образованию новых фаз в объеме и на поверхности, растрескиванию зерен и границ между ними, сглаживанию, полировке или развитию шероховатости поверхности, формированию трехмерных новообразований на ней (конусов, нитей, вздутий, кратеров, желобков), образованию губчатой структуры приповерхностного слоя и пр.
1.3.3 Формирование поверхностного нанорельефа при селективном травлении в плазме тлеющего разряда
Ионная бомбардировка, а также химические процессы взаимодействия падающих частиц с атомами конденсированной среды являются причиной эрозии материалов. Эта эрозия сопровождается не только равномерным уносом материала за счет распыления, но также и перестройкой самой поверхности за счет генерируемых на поверхности дополнительных напряжений и дефектов. Изменения могут иметь и более сложный характер. В условиях одновременного наличия полей напряжений, полей температур и движения на поверхности возбужденных атомов твердого тела может происходить рост новообразований [110], рост кристаллов, образование конусов и пор [108]. Таким образом, происходит модификация топографии, структуры и состава поверхности твердого тела. В зависимости от сорта и энергии падающих на поверхность частиц, мощности