DOI: https://doi.org/10.20998/2078-7405.2020.92.12

ПЕРСПЕКТИВИ ОТРИМАННЯ НАНОСТРУКТУР У ОБ'ЄМІ ДЕТАЛІ ПРИ ДІЇ ПОТОКІВ ПЛАЗМИ

Gennadiy Kostyuk, Olga Melkoziorova, Elena Kostyuk, Iyrii Shirokiy

Анотація


В роботі представлені результати розрахунків полів температур і температурних напружень на основі рішення нестаціонарної спільної задачі теплопровідності і термопружності. Знаходилися зони матеріалу деталі, де реалізуються умови утворення наноструктур. Розглядаємо три випадки теплової дії плазми на деталь. Дія частинок плазмового потоку: – як індивідуальних теплових джерел, тобто випадок відсутності накладення температурних полів від сусідніх іонів та електронів (j  j’кр); – спільну теплову дію ряду частинок при накладенні їх температурних полів (j  j’  j’’кр); – дія плазмового потоку як суцільного середовища (j  j’’кр). Найбільш цікавий випадок при дії електронів та іонів середніх енергій в плазмовому потоці за умови, що j  j’кр. Якщо густина струму лежить між першою і другою критичною, тобто коли спостерігається накладення температурних полів від дії сусідніх частинок, завдання ускладнюється, тому воно і розглядалось. Показано, що при дії іонів азоту на сталь реалізується значна область з наноструктурами, тоді як при дії іонів титану на алюмінієвий сплав ця зона обмежена. При дії електронів наноструктури не утворюються, температурні напруження в обох випадках мають значення порядку 108 Н/м2, вони теж не дають можливості отримувати наноструктури безпосередньо, тоді як можуть прискорити їх отримання. Показано, що досягаються необхідні температури і швидкості наростання температур, величини температурних напружень (тисків) достатні для отримання наноструктур в об’ємі деталі, в той же час для підвищення ефективності цього процесу можна подавати в плазмовому потоці невелику частку іонів каталізатора. Показано, що при впливі іонів азоту на сталь реалізується значна область з наноструктурами, а при впливі іонів титану на алюмінієвий сплав ця зона обмежена. Під дією електронів наноструктури не утворюються, температурні напруження в обох випадках мають значення порядку 108 Н / м2, вони також не дозволяють отримувати наноструктури безпосередньо, хоча можуть прискорити їх утворення в температурному інтервалі і темп їх зростання.

Ключові слова


наноструктуровані шари; температурні поля; температурні напруження; нанокластери; розмір зерна; спільна проблема теплопровідності та термопружності.

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Kostyuk G.I. Physical processes of plasma-ion, ion-beam, plasma, light-beam and combined technologies. Physicotechnical foundations of coating, ion implantation and ion doping, laser processing and hardening, combined technologies [Text]: monograph. / G.I. Kostyuk. - Kyiv .: Publishing house of AINU, 2002. - 1038 p.

Kostyuk G.I. Effective cutting tool with a coating and a hardened layer [Text]: reference. / G.I. Kostyuk. - Kyiv .: Publishing house of AINU, 2003 .- 414 p.

Grechikhin L.I. Physics of nanoparticles and nanotechnology [Text] / L.I. Buckwheat. - Minsk: UE Technoprint, 2004. - 397 p.

Kostyuk G.I. Scientific basis for the creation of modern technology [Text]: textbook. allowance / G.I. Kostyuk. - Kharkiv .: Nat. aerospace. University of them. NOT. Zhukovsky "KhAI", 2008. - 551 p.

Aksenov I.I. Vacuum arc in plasma erosion sources [Text] / II. Aksenov. - Publishing house of the Research Institute "KIPT", Kharkiv., 2005. - 211 p.

Gusev A.I. Nanomaterials, nanostructures, nanotechnologies [Text] / A.I. Gusev. - Moscow .: Fizmatlit 2005, 416 p.

Andrievsky R.A. Nanomaterials: concept and modern problems [Text] / R.A. Andrievsky // Physics of Metals and Metallurgy, 2003. - T. 91. - No. 1. - pp. 50 - 56.

Kostyuk G. I. Effective cutting tools with nanocoats and nanostructured modified layers: monograph-reference : in 2 books. / G. I. Kostyuk. – Kharkiv: Publishing house. Planet-print., 2016. – kN. 1. Plasma-ion and ion-beam technologies. – 735 p.

Kostyuk, G. I. Effective cutting tools with nanocoats and nanostructured modified layers: monograph-reference : in 2 books. / G. I. Kostyuk. - H.: Planeta-print, 2017. – kN. 2. Laser technology. – 507 p.

Kostyuk G. Prospects for designing the chemical composition of hardalloys, taking into account their hardening due to theformation of nanostructures [Теxt] / Kostyuk G.I., Popov V.V., Yevsieienkova H.V., Torosyan G.D. // Modern technologies in industrial production: VII All-Ukrainian scientific and technological conference, April 21-24. - Sumy city, 2020 - pp. 89–90.




ISSN 2078-7405