В ТНЦ СО РАН экспериментально зафиксировали стадии процесса формирования поверхностных сплавов

Результаты комплексного исследования, проведенного сотрудниками Томского научного центра СО РАН, позволили выявить стадии процесса формирования поверхностных сплавов вольфрам-цирконий, что позволит оптимизировать технологические карты для электронно-лучевой обработки разных видов сплавов. Результаты исследования опубликованы в журнале первого квартиля Vacuum .

– Формирование поверхностных сплавов протекает в неравновесных условиях импульсной обработки и порой крайне трудно предугадать результат. Для того, чтобы он был предсказуемым и была возможность получения заданных свойств модифицированной поверхности, и необходимы фундаментальные исследования механизмов этих процессов, – пояснил Евгений Яковлев, научный сотрудник лаборатории перспективных технологий ТНЦ СО РАН.

Ученые выявили следующие стадии формирования поверхностного сплава вольфрам-цирконий: эвтектическое плавление (процесс плавления двух материалов, взятых в определенной концентрации, который начинается при температуре более низкой, чем известная температура плавления каждого из этих материалов по отдельности), фрагментация вольфрамовой пленки и последовательное растворение ее отдельных фрагментов.

Комплексные исследования стадий формирования поверхностных сплавов вольфрам-цирконий включали в себя компьютерное моделирование и экспериментальную часть. Предварительно для оценки влияния параметров обработки на формирование поверхностного вольфрам-циркониевого сплава было проведено компьютерное моделирование динамики температурных полей с помощью разработанного в ТНЦ СО РАН программного пакета HEATPACK-1.0.

Затем полученные результаты были подтверждены экспериментально, когда поверхностные сплавы вольфрам-циркония синтезировали с использованием электронно-пучковой машины «РИТМ-СП», разработанной в Институте сильноточной электроники СО РАН и компании «Микросплав»; она объединяет систему магнетронного распыления и источник низкоэнергетических сильноточных электронных пучков. Вольфрамовую пленку предварительно нанесли на циркониевую подложку, а затем обработали сильноточным электронным пучком. Были также исследованы элементный и фазовый состав полученного экспериментально поверхностного сплава

Полученные результаты имеют не только важное фундаментальное значение, они также необходимы для оптимизации технологических карт при создании защитных материалов и в 3D-принтинге.

На фото: младшие научные сотрудник лаборатории перспективных технологий Всеволод Петров, Евгений Пестерев, научный сотрудник Евгений Яковлев