1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Физика металлов и металловедение
  4. T. 124, № 7, 2023

Физика металлов и металловедение, 2023, T. 124, № 7, стр. 653-659

Особенности поведения точечных дефектов при оптикопластическом эффекте в меди

Т. В. Малинский a, В. Е. Рогалин a, *, В. Я. Шур b, Д. К. Кузнецов b

a Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики и электроэнергетики РАН
191186 Санкт-Петербург, Дворцовая набережная, 18, Россия

b Институт естественных наук и математики, Уральский федеральный университет
620000 Екатеринбург, ул. Куйбышева, 48а, Россия

* E-mail: v-rogalin@mail.ru

Поступила в редакцию 21.06.2022
После доработки 27.04.2023
Принята к публикации 12.06.2023

Аннотация

Показано, что при ранее обнаруженном авторами новом оптикопластическом эффекте, наблюдаемом при воздействии на медь наносекундным УФ-лазерным импульсным излучением допороговой интенсивности, микропоры в приповерхностном слое металла не образуются. Это доказывает, что распухание металла при лазерном воздействии умеренной (допороговой) интенсивности происходит за счет междоузельных атомов, мигрирующих на поверхность, а не за счет плавления с образованием пузырьков. При резком охлаждении (за ~20 мкс) междоузельные атомы мигрируют на поверхность по механизму Шоттки, благодаря аномальному массопереносу, а менее подвижные вакансии не успевают за время процесса коагулировать с образованием микропор.

Ключевые слова: оптикопластический эффект, оптическая стойкость, полированная поверхность, распухание металла, пластическая деформация, точечные дефекты, механизм Шоттки, сканирующая электронная микроскопия

Список литературы

  1. Чумаков А.Н., Лычковский В.В., Никончук И.С., Мацукович А.С. Абляция кремния в воздухе моно- и бихроматическими импульсами лазерного излучения с длинами волн 355 и 532 nm // Журн. технической физики. 2022. Т. 92. № 1. С. 36–44. https://doi.org/10.21883/JTF.2022.01.51849.202-21

  2. Малинский Т.В., Миколуцкий С.И., Рогалин В.Е., Хомич В.Ю., Ямщиков В.А., Каплунов И.А., Иванова А.И. Пластическая деформация меди в результате воздействия мощного ультрафиолетового наносекундного лазерного импульса // Письма в ЖТФ. 2020. Т. 46. № 16. С. 51–54. https://doi.org/10.21883/PJTF.2020.16.49856.18157

  3. Murzin S.P., Balyakin V.B., Gachot C., Fomchenkov A.S., Blokhin V.M., Kazanskiy N.L. Ultraviolet Nanosecond Laser Treatment to Reduce the Friction Coefficient of Silicon Carbide Ceramics // Appl. Sci. 2021. V. 11. P. 11 906. https://doi.org/10.3390/app112411906

  4. Nek M., Shaikh B., Rashid S., Hafeez S., Mahmood M., Baig M.A. Diagnostics of cadmium plasma produced by laser ablation // Journal of Applied Physics. 2006. V. 100. P. 073102. https://doi.org/10.1063/1.2357864

  5. Малинский Т.В., Рогалин В.Е., Ямщиков В.А. Пластическая деформация меди и ее сплавов при воздействии наносекундным ультрафиолетовым лазерным импульсом // ФММ. 2022. Т. 123. № 2. С. 192–199. https://doi.org/10.31857/S0015323022020073

  6. Khomich Yu.V., Malinskiy T.V., Rogalin V.E., Yamshchikov V.A., Kaplunov I.A. Modification of the surface of copper and its alloys due to impact to nanosecond ultraviolet laser pulses // Acta Astronautica. 2022. V. 194. P. 434–441. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2021.11.033

  7. Khomich Yu., Malinskiy T., Rogalin V., I Kaplunov I., Ivanova A. Features of microrelief formation during laser treatment of Cu-Cr-Zr alloy surface for diffusion welding // IOP Conf. Series: Mater. Sci. Eng. 2020. V. 939. P. 012035. https://doi.org/10.1088/1757-899X/939/1/012035

  8. Khomich Yu.V., Malinskiy T.V., Mikolutskiy S.I., Rogalin V.E., Yamshchikov V.A., Kaplunov I.A., Ivanova A.I. Powerful ultraviolet laser pulse impact on polished metals and semiconductors // J. Phys.: Conf. Series 2020. V. 1697. P. 012254. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1697/1/012254

  9. Khomich Yu.V., Malinskiy T.V., Mikolutskiy S.I., Rogalin V.E., Kaplunov I.A. Modification of the Cu–Zr bronze surface by exposure to powerful UV laser pulses // J. Phys. Conf. Ser. 2021. V. 1925. P. 012003. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1925/1/012003

  10. Kaplunov I., Malinskiy T., Mikolutskiy S., Rogalin V., Khomich Yu., Zheleznov V., Ivanova A. Features of Brass Processing with Powerful Ultraviolet Lasers of Nanosecond Duration // Mater. Sci. Forum. 2022. V. 1049. P. 11–17. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.1049.11

  11. Воеводин В.Н., Неклюдов И.М. Эволюция структурно-фазового состоянияи радиационная стойкость конструкционных материалов. Киев: Наукова думка, 2006. 378 с.

  12. Зеленский В.Ф., Неклюдов И.М., Черняева Т.П. Радиационные дефекты и распухание металлов. Киев: Наукова думка, 1988. 296 с.

  13. Тяпунина Н.А., Наими Е.К., Зиненкова Г.М. Действие ультразвука на кристаллы с дефектами. М.: Изд-во МГУ, 1999. 238 с.

  14. Троицкий О.А. Электромеханический эффект в металлах // Письма в ЖЭТФ. 1969. Т. 2. № 10. С. 18–22.

  15. Спицын В.И., Троицкий О.А. Электропластическая деформация металлов. М.: Наука, 1985. 153 с.

  16. Soika A.K., Sologub I.O., Shepelevich V.G., Sivtsova P.A. Magnetoplastic effect in metals in strong pulsed magnetic fields // Phys. Solid State. 2015. V. 57. P. 1997–1999. https://doi.org/10.1134/S1063783415100297

  17. Карась В.И., Соколенко В.И. Неравновесная кинетика электрон-фононной подсистемы кристалла при действии переменных электрических и магнитных полей как основа электро- и магнитопластического эффектов // УФН. 2018. Т. 188. № 11. С. 1156–1177.

  18. Осипьян Ю.А., Савченко И.Б. Экспериментальное наблюдение влияния света на пластическую деформацию сульфида кадмия // Письма в ЖЭТФ. 1968. Т. 7. Вып. 4. С. 130–133.

  19. Inogamov N.A., Zhakhovsky V.V., Ashitkov S.I., Emirov Yu.N., Faenov A.Ya., Petrov Yu.V., Khokhlov V.A., Ishino M., Demaske B.J., Tanaka M., Hasegawa N., Nishikino M., Tamotsu S., Pikuz T.A., Skobelev I.Y., Ohba T., Kaihori T., Ochi Y., Imazono T., Fukuda Y., Kando M., Kato Y., Kawachi T., Anisimov S.I., Agranat M.B., Oleynik I.I., Fortov V.E. Surface nanodeformations caused by ultrashort laser pulse // Eng. Failure Analysis. 2015. V. 47. P. 328–337. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2013.12.009

  20. Гостевская А.Н., Маркидонов А.В., Громов В.Е., Старастенков Е.Д., Лубяной Д.А. Исследование влияния лазерной абляции на строение ОЦК-кристалла при помощи молекулярно-динамического моделирования. // Изв. Алтайского государственного ун-та. 2022. № 4 (126). С. 18–23. https://doi.org/10.14258/izvasu(2022)4-02

  21. Осинцев О.Е., Федоров В.Н. Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки. Отечественные и зарубежные марки. Справочник. М.: Машиностроение, 2004. 337 с.

  22. Окатов М.А. Справочник технолога-оптика. С-Пб.: Политехника, 2004. 679 с.

  23. Соколов А.В. Оптические свойства металлов. М.: Физматлит, 1961. 464 с.

  24. Ribárik G., Ungár T. Characterization of the microstructure in random and textured polycrystals and single crystals by diffraction line profile analysis // Mater. Sci. Eng. A. 2010. V. 528. P. 112–121. https://doi.org/10.1016/j.msea.2010.08.059

  25. Dai Y., Victoria M. Defect structures in deformed f.c.c. metals // Acta Mater. 1997. V. 45. P. 3495–3501. https://doi.org/10.1016/S1359-6454(97)00019-0

  26. Suzuki A., Mishin Y. Atomistic modeling of point defects and diffusion in copper grain boundaries // Interface Sci. 2003. V. 11. № 1. P. 131–148. https://doi.org/10.1023/A:1021599310093

  27. Глезер А.М. О природе сверхвысокой (мегапластической) деформации // Изв. РАН. Сер. физ. 2007. Т. 71. № 12. С. 1764–1772.

  28. Лариков Л.Н., Мазанко В.Ф., Фальченко В.М. Массоперенос в металлах при импульсном нагружении // ФиХОМ. 1983. № 6. С. 144–145.

  29. Ровинский Р.Е., Рогалин В.Е., Розенберг В.М., Теплицкий М.Д. Изменение структуры сплава медь-хром, облученного импульсом СО2-лазера // Физ. и хим. обраб. матер. 1980. № 3. С. 7–11.

  30. Добромыслов А.В., Талуц Н.И., Козлов Е.А., Петровцев А.В., Сапожников А.Т., Юсупов Д.Т. Деформационное поведение меди в условиях нагружения сферически сходящимися ударными волнами. Высокоинтенсивный режим нагружения // ФММ. 2015. Т. 116. № 1. С. 101–113. https://doi.org/10.7868/S0015323013040025

  31. Chembarisova R.G., Dong Y., Alexandrov I.V. Mechanisms of high-speed deformation of polycrystalline copper // Phys. Solid State. 2017. V. 59. № 5. P. 920–928. https://doi.org/10.1134/S1063783417050067

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Физика металлов и металловедение

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал