Радиационно-термическая активация диффузионного массопереноса в оксидной керамике

• Автор: Гынгазов, Сергей Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 253 с. : ил.

Содержание С

Введение
Глава 1. Радиационно-термическая стимуляция диффузионных процессов в диэлектрических материалах

1.1 Радиационно-стимулированная диффузия в диэлектриках

1.1.1 Механизмы стимуляции диффузии в радиационных полях

1.1.2 Экспериментальные исследования диффузионных

процессов в ионных структурах в радиационных полях

1.2 Методы исследования диффузии в диэлектриках

1.2.1 Методы исследования диффузии в

щелочногалоидных кристаллах

1.2.2 Экспериментальные методы исследования диффузии
кислорода в поликристаллических ферритах
1.2.3 Радиационно-термическая диффузия в ферритах
1.3 Модифицирование поверхности твердых тел сильноточными низкоэнергетическими электронными пучками

1.4 Ускорители электронов для реализации
радиационно-термических процессов
Постановка задачи исследования
Глава 2. Объекты исследования и техника эксперимента
2.1 Объекты исследования
2.2 Характеристики источников электронных и ионных пучков
2.3 Методологические аспекты проведения экспериментов по изучению диффузии
2.3.1 Измерение температуры при радиационно-термическом нагреве
2.3.2 Исследование взаимодействия кристаллов КВг с газовой средой
при высокотемпературном отжиге в атмосферных условиях
2.3.3 Методы послойного анализа
2.4 Определение электрофизических характеристик ферритов
2.4.1. Определение диэлектрических характеристик
2.4.2 Определение содержания феррита в материале
2.4.3 Контроль упругих напряжений в ферритовых изделиях
2.5 Термическое спекание ферритов
2.5.1 Влияние температурных режимов спекания на процессы уплотнения литий-титановых ферритов
2.5.2 Процессы газовыделения и газопоглощения при спекании
и отжиге ферритовой керамики
2.5.3 Структурный анализ ферромагнитных шпинелей
Заключение по главе
Глава 3. Методы изучения диффузии в диэлектриках
3.1 Метод вторичной ионной масс-спектрометрии
3.2 Применение метода ВИМС для исследования гетеродиффузии в щелочногалоидных кристаллах
3.3 Высокотемпературная термическая гетеродиффузия катионов из состава различных химических соединений
в щелочногалоидные кристаллы
3.4 Электрофизические свойства 1л-П ферритовой керамики
в СВЧ диапазоне
3.5 Исследование электропроводности пентаферрита лития
3.6 Влияние температуры спекания на формирование электрических свойств ферритов
3.7 Влияние окислительно-восстановительных процессов при спекании литий-титановых ферритов на их электрическую
проводимость
3 . 8 Метод исследования диффузии в поликристаллических
оксидных материалах

3.9 Тестирование метода определения диффузионных параметров
Выводы по главе
Глава 4. Исследование термической диффузии
кислорода в поликристаллических ферритах
4.1 Зернограничная диффузия в поликристаллических ферритах с различной величиной межзеренного потенциального барьера
4.2 Исследования процессов взаимодействия литий-титановой ферритовой керамики с воздушной средой методом термогравиметрии
4.3 Роль ионизации атмосферы в процессах диффузии кислорода в ферритах
4.4 Влияние ионно-плазменной обработки на окислительно-восстановителные процессы в литий - титановых ферритах
Выводы по главе
Глава 5 Радиационно-термическая диффузия в диэлектриках
5.1 Диффузия из металлических пленок в ЩГК в условиях радиационно-термического нагрева
5.2 Высокотемпературная термическая и
радиационно-термическая гетеродиффузия катионов из состава
различных химических соединений в щелочногалоидные
кристаллы
5.3 Диффузия магния в кристаллах фторида лития в
условиях радиационно-термического нагрева
5.4 Действие радиационно-термической обработки на диффузию кислорода в поликристаллические ферриты
5.5 Радиационно-термическая диффузия кислорода в литий-титановой ферритовой керамике в условиях нагрева импульсным электронным

Влияние состава воздушной среды исследовано на примере кристаллов КВг. Термическая обработка образцов производилась путем прогрева в лабораторной печи заводского производства, а также в миниатюрной печке, изготовленной нами на основе ампулы из обычного кварца отечественного производства.
Термическая обработка кристаллов в пределах интервала температур Т=(770-950) К на воздухе в указанных нагревательных устройствах приводила, независимо от скорости охлаждения образцов, к появлению в спектре оптического поглощения интенсивной полосы с максимумом при 265 нм. Аналогичные эффекты на кристаллах КВг наблюдались ранее авторами [88].
Установлено, что дефекты, обуславливающие данную полосу, не образуются в том случае, если отжиг был проведен в аналогичном температурном режиме в вакууме порядка (2-5) 10"5 мм рт. ст. Полученный результат явно противоречил гипотезе авторов [88] о природе центров оптического поглощения и указывал на их диффузионное происхождение. Это подтверждено видом измеренного нами изменения интенсивности полосы поглощения по глубине образца рис.
2.3.1.
На основании полученных глубинных профилей оценены коэффициенты диффузии (72) этой примеси. При расчете В использовалось решение уравнения Фика [89]. Полученное для температуры термического отжига 873 К значение />=3.7-10"6 см2/с почти на три порядка превышало коэффициенты самодиффузии ионов в КВг [1].
Рис.2.3.1 Пространственное распределение центров поглощения при >265 нш в кристалле КВг, подвергнутом термическому отжигу при Т=880 К в течение Щ40 мин.