Воздействие концентрированных потоков энергии на структуру и свойства материалов

• Автор: Кирко, Владимир Игоревич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 46 с. : ил.; 21х15 см

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы.
Основной задачей материаловедения является изучение принципов и разработка новых способов получения материалов с уникальными физико-химическими свойствами. Дальнейшее развитие машиностроения, приборостроения, медицины и т.д. в основном обусловлено с возможностью создания новых высокопрочных, износо- и термостойких материалов.
Аморфные и микрокристатличекие сплавы - новый класс материалов с уникальными физико-химическими свойствами. В виду технологических особенностей их промышленного производства (быстрой закалкой из расплава на быстровращающемся диске) они могут быть получены в виде мелкодисперсного порошка или тонкой ленты. Последнее сильно ограничивает их использование в качестве конструкционного материала.
В последние годы развиваются три основных, направления для расширения возможности применения аморфных и микрокристаллических сплавов:
1. поверхностное облучение с помощью лазера (Н.Н.Рыкалин; А.А.Уг-лов; Л.И Миркин; Н.В.Еднерал; B.C. Краиошин).
2. нанесение покрытий с помощью плазмотронов (А.А.Лепешев;
В.Н.Коржик; В.В.Кудинов и др.) и обработка поверхности с помощью взрывных источников плазмы (А.Е.Войтеико; В.И.Кирко; Е.Г.Попов; Г.АШвецов; К.И.Козорезов).
3. динамическое компактирование порошков с целью получения массивных изделий (О.В.Роман; В.Ф.Нестеренко; L.E.Murr; R.Pnmuner; В.И. Кирко).
Получение аморфного и микрокристаллического состояния на поверхности (при воздействии на поверхность высокоэнергетических импульсов) и в объеме (при динамическом нагружении порошков) характеризуется общими неравновесными теплофизическими, процессами. Под влиянием мощного теплового потока, имеющего различную природу, происходит сильно неравномерный нагрев поверхности металла или частицы. Последнее сопровождается сложными физическими процессами такими, как плавление, испарение, газона-сыщение расплава из атмосферы плазмы или захлопывающейся поры и т.д.
В процессе быстрого охлаждения, который в отдельных случаях происходит при высоких давлениях, фиксируются метаетабильные

состояния вещества, с отличной от исходного материала структурой и свойствами, что в конечном итоге изменяет физико-химические свойства поверхности металлов, а также и массивных изделий, полученных динамическим компактированием.
Разработка новых методов вы сокоэнергетических воздействий на материалы, с целью направленного изменения их структуры для получения специальных свойств, а также, изучение структуры вещества и их физико-химических свойств после высокознергетического воздействия, является актуальной научной проблемой.
Настоящая работа выполнялась в рамках Комплексной Программы ГКНТ СССР №479 от 29.09.79, Комплексной Программы МНТП СЭВ, а также в соответствии с Наряд-заказом Министерства общего и профессионального образования.
Цель работы: Исследование неравновесных теплофизических и газодинамических процессов, возникающих при взаимодействии высокоскоростных газовых, и плазменных струй с поверхностью металлов. Изучение структуры и свойств аморфных и микрокристаллических сплавов, полученных высокоэнергетическим воздействием.
Методы исследования: В работе использовались как традиционные методы, так и комплекс принципиально новых.
Для изучения и оптимизации новых источников плазмы, а также, ударно-волновой структуры в условиях остроугольной геометрии были использованы: высокоскоростная фотсрегистрация газодинамических процессов с помощью СФР-2М, измерения яркостной температуры (И.Ш.Модель), измерения распределения яркостной температуры (В.И.Кирко, И.В.Стадниченко), калориметрический метод измерения энергетических характеристик плазменных потоков (В.И.Кирко), электромагнитный метод распределения массовой скорости в газовых струях с локализацией магнитного потока (О.А.Трескин, В.И.Кирко,
С.И Фомин), распределение энергетических характеристик газовых струй по их отражению от прозрачных материалов (O.A. Трескин, В.И.Кирко, С.И.Фомин), импульсное рентгеновское фотографирование. Для изучения параметров ударных волн в порошковых средах и ударных адиабат массивных аморфных материалов были использованы методики: измерения давления манганиновыми датчиками (Н.Ф. Гогуля, И.В.Воскобойников), исследование структуры ударных волн в порошках резистивным датчиком (А.А.Кузовников, В.И.Кирко); измерение электросопротивления за фронтом ударной волны.
Для исследования структуры и свойств материалов были использованы: металлографический и рентгеноструктурный анализы, дифференциально-термический анализ, классический магнитоструктурный анализ, измерение параметров локальной магнитной анизотропии и

изменение наклона кривой при давлениях выше 10 Г Па также свидетельствовало о перестройке ТБП.
Ответ на вопрос о характере перестройки ТБП за фронтом УВ был получен в работе /63/, где магнитоструктурными методами исследовались; аморфный сплав Со-Ре-8і-В; его метастабильный кристаллический аналог ГЦК~Со+Соз(В 81), полученный после отжига при 540 С° в течение 0,5 часа, стабильная кристаллическая система ГЦК-Со+СоїВ+СогБі, полученная после отжига при Т=750°С в течение 1 часа - до и после УВ нагружения.
На рис. 29 представлены полученные зависимости намагниченности
Зависимость намагниченности насыщения от давления ударной волны для образцов сплава 71 КНСР
М0Гс
680 ~ —: ...»—
600 І” _Р,ГПа
10 ~

® аморфный сплав
метастабильный кристаллический сплав, полученный
путем отжига при Т--540°С в течении 30 минут ♦ равновесный кристаллический сплав полученный
путем отжита при Т-750°С в течении 1 часа.
насыщения, а на рис.30 - зависимости постоянной Блоха (В) от давления.