Использование сильноточного РЭП микросекундной длительности для формирования упрочняющих покрытий

Разработан метод дистанционного нанесения упрочняющих покрытий с помощью сильноточного релятивистского электронного пучка микросекундной длительности. Эксперименты проводились на импульсном электронном ускорителе ТЕМП-А в режиме разовых посылок. Параметры РЭП: ток 1…5 кА, энергия электронов до 0,5 М...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2008
Автори:	Клепиков, В.Ф., Лонин, Ю.Ф., Литвиненко, В.В., Пащенко, А.В., Пономарёв, А.Г., Уваров, В.В., Уваров, В.Т., Шеремет, В.И.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2008
Назва видання:	Вопросы атомной науки и техники
Теми:	Новые методы ускорения, сильноточные пучки
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/111499
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Использование сильноточного РЭП микросекундной длительности для формирования упрочняющих покрытий / В.Ф. Клепиков, Ю.Ф. Лонин, В.В. Литвиненко, А.В. Пащенко, А.Г. Пономарёв, В.В. Уваров, В.Т. Уваров, В.И. Шеремет // Вопросы атомной науки и техники. — 2008. — № 5. — С. 91-95. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-111499
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1114992017-01-11T03:03:14Z Использование сильноточного РЭП микросекундной длительности для формирования упрочняющих покрытий Клепиков, В.Ф. Лонин, Ю.Ф. Литвиненко, В.В. Пащенко, А.В. Пономарёв, А.Г. Уваров, В.В. Уваров, В.Т. Шеремет, В.И. Новые методы ускорения, сильноточные пучки Разработан метод дистанционного нанесения упрочняющих покрытий с помощью сильноточного релятивистского электронного пучка микросекундной длительности. Эксперименты проводились на импульсном электронном ускорителе ТЕМП-А в режиме разовых посылок. Параметры РЭП: ток 1…5 кА, энергия электронов до 0,5 МэВ, длительность импульса 2…5 мкс, плотность мощности до 5·1012 Вт/м2. Метод заключается в нанесении слоя расплавленного электронным пучком материала на холодную подложку. При этом плавление наносимого материала происходит на некотором расстоянии от подложки, что обеспечивает ускорение расплавленного слоя электронным пучком в направлении подложки и ее оплавление. Материал покрытия смешивается с материалом подложки и вступает с ним в химическую реакцию в специфических условиях высокого давления и температуры, что обеспечивает формирование покрытий с заданными наперед свойствами. Розроблений метод дистанційного нанесення зміцнюючих покриттів за допомогою сильнострумового релятивістського електронного пучка мікросекундної тривалості. Експерименти проводилися на імпульсному електронному прискорювачі Темп-А в режимі поодиноких імпульсів. Параметри РЕП: струм 1…5 кА, енергія електронів до 0,5 МеВ, тривалість імпульсу 2…5 мкс, густина потужності до 5·1012 Вт/м2. Метод полягає в нанесенні шару розплавленого електронним пучком матеріалу на холодну підкладку. При цьому плавлення матеріалу, що наноситься, відбувається на деякій відстані від підкладки, що забезпечує прискорення розплавленого шару електронним пучком у напрямі підкладки та її оплавлення. Матеріал покриття змішується з матеріалом підкладки і вступає з ним в хімічну реакцію в специфічних умовах високого тиску і температури, що забезпечує формування покриттів із заданими наперед властивостями. The method of remote drawing of strengthening coats by means of a high-current microsecond duration relativistic electron beam is developed. Experiments were performed using pulse electron accelerator TEMP-A in a single pulse generation regime. Parameters the REB were as follows: current 1…5 кА, electron energy up to 0.5 MeV, a pulse duration 2…5 μs, a power density up to 5·1012 W/m2. The method consists in drawing of materials layer molten by electron beam on a cold substrate. With this melting of material occurs at some distance from a substrate that provides the melt’s acceleration in a direction of a substrate and it melting away. The material of a coat immix with a material of a substrate and therefore initiate the corresponding chemical response in specific conditions of high pressure and temperatures that provides formation of coats with given in advance properties. 2008 Article Использование сильноточного РЭП микросекундной длительности для формирования упрочняющих покрытий / В.Ф. Клепиков, Ю.Ф. Лонин, В.В. Литвиненко, А.В. Пащенко, А.Г. Пономарёв, В.В. Уваров, В.Т. Уваров, В.И. Шеремет // Вопросы атомной науки и техники. — 2008. — № 5. — С. 91-95. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1562-6016 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/111499 621.9.048.7:621.791.92 ru Вопросы атомной науки и техники Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Новые методы ускорения, сильноточные пучки Новые методы ускорения, сильноточные пучки
spellingShingle	Новые методы ускорения, сильноточные пучки Новые методы ускорения, сильноточные пучки Клепиков, В.Ф. Лонин, Ю.Ф. Литвиненко, В.В. Пащенко, А.В. Пономарёв, А.Г. Уваров, В.В. Уваров, В.Т. Шеремет, В.И. Использование сильноточного РЭП микросекундной длительности для формирования упрочняющих покрытий Вопросы атомной науки и техники
description	Разработан метод дистанционного нанесения упрочняющих покрытий с помощью сильноточного релятивистского электронного пучка микросекундной длительности. Эксперименты проводились на импульсном электронном ускорителе ТЕМП-А в режиме разовых посылок. Параметры РЭП: ток 1…5 кА, энергия электронов до 0,5 МэВ, длительность импульса 2…5 мкс, плотность мощности до 5·1012 Вт/м2. Метод заключается в нанесении слоя расплавленного электронным пучком материала на холодную подложку. При этом плавление наносимого материала происходит на некотором расстоянии от подложки, что обеспечивает ускорение расплавленного слоя электронным пучком в направлении подложки и ее оплавление. Материал покрытия смешивается с материалом подложки и вступает с ним в химическую реакцию в специфических условиях высокого давления и температуры, что обеспечивает формирование покрытий с заданными наперед свойствами.
format	Article
author	Клепиков, В.Ф. Лонин, Ю.Ф. Литвиненко, В.В. Пащенко, А.В. Пономарёв, А.Г. Уваров, В.В. Уваров, В.Т. Шеремет, В.И.
author_facet	Клепиков, В.Ф. Лонин, Ю.Ф. Литвиненко, В.В. Пащенко, А.В. Пономарёв, А.Г. Уваров, В.В. Уваров, В.Т. Шеремет, В.И.
author_sort	Клепиков, В.Ф.
title	Использование сильноточного РЭП микросекундной длительности для формирования упрочняющих покрытий
title_short	Использование сильноточного РЭП микросекундной длительности для формирования упрочняющих покрытий
title_full	Использование сильноточного РЭП микросекундной длительности для формирования упрочняющих покрытий
title_fullStr	Использование сильноточного РЭП микросекундной длительности для формирования упрочняющих покрытий
title_full_unstemmed	Использование сильноточного РЭП микросекундной длительности для формирования упрочняющих покрытий
title_sort	использование сильноточного рэп микросекундной длительности для формирования упрочняющих покрытий
publisher	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
publishDate	2008
topic_facet	Новые методы ускорения, сильноточные пучки
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/111499
citation_txt	Использование сильноточного РЭП микросекундной длительности для формирования упрочняющих покрытий / В.Ф. Клепиков, Ю.Ф. Лонин, В.В. Литвиненко, А.В. Пащенко, А.Г. Пономарёв, В.В. Уваров, В.Т. Уваров, В.И. Шеремет // Вопросы атомной науки и техники. — 2008. — № 5. — С. 91-95. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.
series	Вопросы атомной науки и техники
work_keys_str_mv	AT klepikovvf ispolʹzovaniesilʹnotočnogorépmikrosekundnojdlitelʹnostidlâformirovaniâupročnâûŝihpokrytij AT loninûf ispolʹzovaniesilʹnotočnogorépmikrosekundnojdlitelʹnostidlâformirovaniâupročnâûŝihpokrytij AT litvinenkovv ispolʹzovaniesilʹnotočnogorépmikrosekundnojdlitelʹnostidlâformirovaniâupročnâûŝihpokrytij AT paŝenkoav ispolʹzovaniesilʹnotočnogorépmikrosekundnojdlitelʹnostidlâformirovaniâupročnâûŝihpokrytij AT ponomarëvag ispolʹzovaniesilʹnotočnogorépmikrosekundnojdlitelʹnostidlâformirovaniâupročnâûŝihpokrytij AT uvarovvv ispolʹzovaniesilʹnotočnogorépmikrosekundnojdlitelʹnostidlâformirovaniâupročnâûŝihpokrytij AT uvarovvt ispolʹzovaniesilʹnotočnogorépmikrosekundnojdlitelʹnostidlâformirovaniâupročnâûŝihpokrytij AT šeremetvi ispolʹzovaniesilʹnotočnogorépmikrosekundnojdlitelʹnostidlâformirovaniâupročnâûŝihpokrytij
first_indexed	2025-07-08T02:15:05Z
last_indexed	2025-07-08T02:15:05Z
_version_	1837043188816150528
fulltext	УДК 621.9.048.7:621.791.92 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИЛЬНОТОЧНОГО РЭП МИКРОСЕКУНДНОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ УПРОЧНЯЮЩИХ ПОКРЫТИЙ В.Ф. Клепиков, Ю.Ф. Лонин, В.В. Литвиненко, А.В. Пащенко, А.Г. Пономарёв, В.В. Уваров, В.Т. Уваров, В.И. Шеремет Национальный научный центр “Харьковский физико-технический институт”, Харьков, Украина *Институт электрофизики и радиационных технологий НАН Украины Разработан метод дистанционного нанесения упрочняющих покрытий с помощью сильноточного реляти- вистского электронного пучка микросекундной длительности. Эксперименты проводились на импульсном электронном ускорителе ТЕМП-А в режиме разовых посылок. Параметры РЭП: ток 1…5 кА, энергия электро- нов до 0,5 МэВ, длительность импульса 2…5 мкс, плотность мощности до 5·1012 Вт/м2. Метод заключается в нанесении слоя расплавленного электронным пучком материала на холодную подложку. При этом плавление наносимого материала происходит на некотором расстоянии от подложки, что обеспечивает ускорение рас- плавленного слоя электронным пучком в направлении подложки и ее оплавление. Материал покрытия смеши- вается с материалом подложки и вступает с ним в химическую реакцию в специфических условиях высокого давления и температуры, что обеспечивает формирование покрытий с заданными наперед свойствами. 1. ВВЕДЕНИЕ В современных технологиях обработки поверх- ностей материалов значительное место занимают энергоносители высокой мощности, такие как элек- тронные, ионные, рентгеновские потоки. Использо- вание импульсных потоков ионизирующего излуче- ния для решения технологических задач, несмотря на достигнутые результаты, находится на раннем этапе развития. Интерес исследователей в этой обла- сти был сосредоточен, в основном, на использова- нии импульсных потоков ионизирующего излучения для поверхностной закалки и переплава сплавов, что открывало возможности получения материалов с по- вышенной прочностью и износостойкостью. Это обусловлено тем, что в процессе эксплуатации, как правило, высоким механическим и термическим на- грузкам подвергаются, в первую очередь, поверхно- сти оборудования и деталей. Представлялось акту- альным рассмотреть возможности использования импульсных сильноточных пучков электро- нов (ИСПЭ) для нанесения покрытий. Данная проблема рассматривалась в работе [1], где были предложены численные модели, описывающие гид- родинамические процессы в материале, в процессе его испарения ИСПЭ и движения к обрабатываемой поверхности. Вместе с тем, принимая во внимание перспективы технологического использования полу- чаемых материалов, а именно, возможность их ис- пользования в агрессивных средах с преобладанием процессов электрокоррозионного износа, была по- ставлена задача провести анализ структуры и мор- фологии исходной поверхности получаемых покры- тий, а также поверхности, подвергнутой механиче- ским воздействиям. С целью оптимизации параметров технологиче- ских процессов на основе рассматриваемого метода была также исследована морфология поверхностей различных материалов (титан, нержавеющая сталь, алюминий), наносимых на медную подложку. 2. МЕТОД ДИСТАНЦИОННОГО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ Известно [2], что особенностью взаимодействия ИСПЭ с поверхностями металлов и сплавов является расположение зоны максимального энерговыделения на глубине порядка 1/3 длины пробега частицы в ве- ществе. При условии, что толщина облучаемой фоль- ги соизмерима с длиной свободного пробега электро- на, ее материал может выноситься в режиме абляции со стороны, противоположной первичному воздей- ствию пучка. Предварительно проведенными иссле- дованиями нами установлено [3], что скорость выно- симого вещества может достигать десятков километ- ров в секунду. Разработанный нами метод включает облучение сильноточным РЭП микросекундной дли- тельности слоя наносимого материала с его расплав- лением и последующей наплавкой на поверхность подложки. Существенной особенностью разработан- ного метода наплавки является то, что слой располо- жен на некотором расстоянии от подложки, а элек- тронный пучок в промежутке между слоем и подлож- кой подвергается деструкции. Испаряющаяся под воздействием сильноточного электронного пучка часть слоя не попадает на подложку, но другая, расплавленная его часть, при- водится в реактивное ускоренное движение по направлению к подложке. Подзаряжаясь пучком и получая дополнительное ускорение за счёт электро- статического притяжения к заземлённой подложке, расплавленный пучком слой с большой скоростью налетает на практически холодную поверхность и частично расплавляет её. Материал слоя смешивает- ся с материалом подложки и вступает с ним в хими- ческую реакцию в специфических условиях. При закалке из жидкого состояния результат структурных и фазовых превращений определяется ____________________________________________________________ PROBLEMS OF ATOMIC SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2008. № 5. Series: Nuclear Physics Investigations (50), p.91-95. 91 возникающим давлением в расплавах, которое при скорости налетающей жидкости ~ 100 м/с достигает значений (3⋅108)…(3⋅109) Па [4]. Эксперименты проводились на импульсном сильноточном ускорителе электронов ТЕМП-А в режиме разовых посылок. Формирование и ускоре- ние сильноточного релятивистского пучка электро- нов (СРЭП) длительностью τимп=(3…5)·10-6 с проис- ходило в вакууме Р=10-6…10-5 Торр, в диоде с маг- нитной изоляцией (Pис.1). Рис.1. Схема эксперимента: 1 − ускорительная ко- лонка; 2 − катод; 3 − соленоид; 4 − анод; 5 − фоль- га; 6 − железное кольцо; 7 − подложка; 8 − коллек- тор; 9 − пояс Роговского Электронный пучок, размер и условия распро- странения которого контролировались внешним магнитным полем, направлялся на заземленную подложку 7. Изменением магнитного поля и фор- мы взрывоэмиссионного катода 2 добивались одно- родного распределения плотности тока в пучке, необходимого для равномерного нанесения по- крытий. Покрытие наносилось за один импульс раз- рядного тока. Наплавляемая на подложку фольга 5 укреплялась на заземленном коллекторе 8 на некотором расстоя- нии от подложки. Для уменьшения нагрева подложки фольга крепилась на полом железном цилиндре 6, ослабляющем внешнее магнитное поле в области пролета фольги до подложки, вследствие чего электронный пучок в этой области расфо- кусировывался и поглощался на внутренних стенках цилиндра. При этом, варьируя степень расфокуси- ровки пучка, можно было менять соотношение тока электронов, попадающих на стенки цилиндра и на по- верхность подложки, управляя тем самым степе- нью нагрева подложки, что имеет важное техноло- гическое значение. Следует отметить, что формируемый в ускорителе ТЕМП-А электронный пучок имеет значительный разброс по энергиям электронов от 0,1 до 0,5 МэВ, так что расфокусировке в области ослабленного маг- нитного поля подвергается только высоко-энергети- ческая часть пучка, прошедшая сквозь фольгу. Низ- коэнергетические электроны, составляющие большую часть пучка, поглощаются материалом фольги на глубине 30…80 мкм. Именно поглощение низкоэнергетических электронов пучка приводит к нагреву фольги, ее расплавлению и испарению по- верхностных атомов, передающих остальной части фольги ускоряющий импульс по направлению к подложке. Наличие зазора между наносимым слоем и подложкой позволяет вводить энергию пучка, в основном, только в наносимый материал. Подвергая пучок деструкции в зазоре между наносимым слоем и подложкой, можно контролировать нагрев подложки, что расширяет технологические возмож- ности описываемого метода нанесения покрытий. Плотность мощности (q) электронного пучка, облучающего слой, выбирается в диапазоне (5⋅ 1010)…(5⋅1012) Вт/м2. Плотность мощности q< 5⋅ 1010 Вт/м2 является недостаточной для интенсивного испарения слоя с поверхности и для приведения его в ускоренное движение по направлению к подложке. При q > 5⋅1012 Вт/м2 наступает неприемлемый для нанесения покрытий режим абляции, когда пучок испаряет слой без его существенного расплавления и уносит его в противоположную от подложки сто- рону за счет образования газоплазменного факела [3]. 3. МОДЕЛЬ ДВИЖЕНИЯ ИСПАРЯЕМОГО МАТЕРИАЛА Интенсивное истечение вещества под воздей- ствием электронного пучка приводит наносимый слой в ускоренное движение. Летящий к подложке слой в начальной стадии полёта продолжает облу- чаться электронами пучка, заряжаясь отрицательно. В жидком слое, находящемся под воздействием сил поверхностного натяжения, развивается гидродина- мическая неустойчивость типа неустойчивости Ре- лей-Тейлора. При возникновении небольших возму- щений поверхности силы электростатического рас- талкивания увеличивают эти возмущения вплоть до разрыва жидкого слоя на капли. На Pис.2 представле- ны снимки продуктов абляции титана и нержавею- щей стали, осажденных на медную поверхность. Как видно, сплошность осаждаемого покрытия нарушается. Время возникновения Релей-Тейле- ровской гидродинамической неустойчивости 1−≈ rtγτ , где rtγ – инкремент неустойчивости, ρ σγ D drt ⋅≈ 2 2 (σ – эффективный коэффициент поверхностного на- тяжения, Н/м; D – характерный поперечный размер летящего слоя, м; d – толщина слоя, м; ρ – плот- ность вещества слоя, кг/м3). Это время определяет максимальное расстояние от подложки, на котором может находиться слой. Закон реактивного движения слоя под воздействием облучения электронным пучком имеет вид: { }ττρ −−−⋅⋅⋅= 1ln q VdLZ , t dL q ⋅ ⋅⋅ = ρ τ , (1) где q – плотность мощности пучка, Вт/м2; L – удель- ная энергия испарения, Дж/кг; V – скорость истече- ния вещества с облучаемой поверхности, м/с; t – время, с. 92 а б Рис.2. Фрактограммы материала мишени из титана (а) и нержавеющей стали (б), осажденного на поверхности медной пластины При τ << 1 формула (1) приобретает вид: 2 2τρ ⋅⋅⋅⋅= q VdLZ . (2) Расстояние Zd, при котором наступает каплеоб- разование, получают подстановкой 1− rtγ в форму- лу(2): DL VdqZd ⋅⋅ ⋅⋅⋅= σ 3 2 . (3) Достаточно наличия развитой гидродинамиче- ской неустойчивости, чтобы заряженная жидкость раздробилась на капли. Минимальное расстояние слоя от подложки определяется протяжённостью зоны деструкции аZ , то есть области, в которой электронный пучок рассеивается, снижая свою ин- тенсивность до приемлемой величины. В случае транспортировки электронного пучка магнитным полем деструкцию пучка осуществляют ослаблени- ем магнитного поля в промежутке между слоем и подложкой до величины, определяемой из условия: emc eB ω γ ⋅≤=Ω 0 2 , (4) где Ω – электронная циклотронная частота, рад/с; ω e – электронная плазменная частота в промежутке слой-подложка, рад/с; 0γ – релятивистский фактор; B – индукция магнитного поля, Тл; m – масса элек- трона, кг; e – заряд электрона, Кл; с – скорость све- та, м/с. При выполнении условия деструкции (4) нару- шается транспортировка пучка, и он рассеивается под действием центробежных и электростатических сил в радиальном направлении. Анализ процесса распространения пучка в промежутке слой-подлож- ка показывает, что минимальная протяжённость зоны деструкции вдоль оси пучка, необходимая для достаточного ослабления прошедшего через слой пучка, определяется формулой: 2 0 210     ⋅⋅= − D D B Z a δ , где δ – степень деструкции пучка; 0D – диаметр пуч- ка, м. В пределах указанного выше интервала находят оптимальное расстояние, обеспечивающее образова- ние покрытия с требуемыми свойствами. 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Способ апробировался при нанесении покрытия на подложку, изготовленную из меди марки М1. Слой, подлежащий расплавлению с испарением, представлял собой алюминиевую фольгу толщиной 100 мкм. Исследования проводились на ускорителе ТЕМП-А [5]. Слой облучали сильноточным реляти- вистским электронным пучком с параметрами: ток пучка Iп = 1…5 кА; ускоряющее напряжение Eп = 0,3…0,5 МэВ; длительность пучка τ = 2…5 мкс; площадь сечения пучка 10 см2. Расстояние Z между слоем и подложкой выбирали в соответствии с соот- ношением Za < Z < Zd , где Za – протяжённость зоны деструкции; Zd – расстояние, на котором происходит каплеобразование. Zd определяли по формуле (2) с учетом условий эксперимента: d = 100 мкм; L = 10,88⋅106 Дж/кг; V = 1600 м/с; σ = 0.91 Н/м; D = 0,01 м; q = (5⋅1010)…(5⋅1012) Вт/м2. Поэтому, напри- мер, для q = 5⋅1010 Вт/м2 расстояние Zd равно 1,6 мм, а для q = 5⋅1012 Вт/м2 Zd = 160 мм. Промежуток меж- ду слоем и подложкой экранировали от транспорти- рующего магнитного поля цилиндром из армко-же- леза толщиной 20 мм. Магнитное поле транспорти- ровки B составляло в опытах 0,8 Тл. При δ = 2…200 и D/D0 = 1/6, протяжённость зоны деструкции со- ставляет 0,7…7 мм. Экспериментально было установлено (Pис.3), что покрытие с наиболее высоким качеством поверхно- сти и хорошим сцеплением с подложкой образовы- валось при q = 4⋅1011 Вт/м2 и Z = 6 мм. Морфологию поверхности покрытия и микрошероховатость опре- ____________________________________________________________ PROBLEMS OF ATOMIC SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2008. № 5. Series: Nuclear Physics Investigations (50), p.91-95. 93 деляли на растровом электронном микроскопе JEOL JSM-840. Рис.3. Изображения покрытия алюминия на медной подложке, полученные на растровом электронном микроскопе при различном увеличении При облучении фольги без дополнительной де- струкции остаточного пучка микротвёрдость покры- тия уменьшалась. Если расстояние между слоем и подложкой превышает Zd, то даже при осуществле- нии деструкции остаточного пучка нарушается сплошность покрытия из-за каплеобразования в ре- зультате развития гидродинамической неустойчиво- сти расплавленного слоя. На Pис.4 показаны изображения поверхности, подвергнутой изгибу с целью возникновения микро- разрывов покрытия и оценки его фрактограмм. Как видно из структуры образовавшихся разрывов, из- лом происходил по вязкому механизму, что говорит о достаточно мелкозернистой структуре материала покрытия. Рис.4. Изображения покрытия, подвергнутого механическому изгибу Как показали результаты рентгеноструктурного анализа, покрытие, образовавшееся в результате вза- имодействия слоя расплавленного алюминия с мед- ной подложкой, состоит из двух алюминидов Cu9Al4 и CuAl2 c изменёнными параметрами решётки. Их микротвёрдость Hµ 50 составляет соответственно 4700 и 5490 МПа, что превышает твёрдость полученных известными способами фаз на 21 и 32%. Таким об- разом, совмещение высокотемпературного химиче- ского синтеза со сверхбыстрым охлаждением при больших давлениях позволяет получать и фиксиро- вать в покрытиях метастабильные фазы и структу- ры. ВЫВОДЫ Релятивистские электронные сильноточные пуч- ки микросекундной длительности являются пер- спективным инструментом для нанесения упрочня- ющих и защитных покрытий. Преимущества метода заключаются в возможности получения метаста- бильных фаз на границе подложка-покрытие, обес- печивающих высокую адгезию и эксплуатационные свойства. Варьированием значений энергии частиц, мощности пучка, толщины фольги наносимого мате- риала и расстояния до подложки можно реализовать широкий спектр технологических процессов получе- ния покрытий. ЛИТЕРАТУРА 1. В.Ф. Клепиков, А.В. Пащенко, А.Г. Поно- марев и др. Дистанционное нанесение по- крытий сильноточным релятивистским электронным пучком // ФиХОМ. 2006, №3, с.24-28. 2. В.И. Бойко, А.Н. Валяев, А.Д. Погребняк. Модификация металлических материалов импульсными мощными пучками частиц // Успехи физических наук. 1999, т.169, №11, с.1243-1271. 3. А.Г. Толстолуцкий, В.В. Уваров, Н.С. Под- дубко, и др. Голографическая интерферо- метрия динамики газоплазменного факела // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Плазменная электроника и новые методы ускорения». 2003, №4(3), с.313-318. 4. Ю.В. Ефимов, В.Н. Дмитриев, Л.А. Рябцев. Сверхбыстрое охлаждение металлических расплавов при высоком внешнем давлении // ФиХОМ. 1988, №6, с.97-101. 94 5. В.Т. Уваров, Ю.В. Ткач, Н.П. Гадецкий, Г.В. Скачек, А.Г. Пономарев, В.Ф. Кившик, Н.И. Гапоненко, А.С. Козачек, Е.А. Прасол. Получение сильноточных пучков микросе- кундной длительности с высоким к.п.д.: Препринт ХФТИ 84-30, М.: «ЦНИИатомин- форм», 1984, 13 с. Статья поступила в редакцию 19.10.2007 г. THE FORMATION OF STRENGTHENING COATS BY MICROSECOND DURATION HIGH-CURRENT RELATIVISTIC ELECTRON BEAM V.F. Klepikov, Yu.F. Lonin, V.V. Lytvynenko, A.V. Pashenko, A.G. Ponomarev, V.V. Uvarov, V.T. Uvarov, V.I. Sheremet The method of remote drawing of strengthening coats by means of a high-current microsecond duration relativis- tic electron beam is developed. Experiments were performed using pulse electron accelerator TEMP-A in a single pulse generation regime. Parameters the REB were as follows: current 1…5 кА, electron energy up to 0.5 MeV, a pulse duration 2…5 μs, a power density up to 5·1012 W/m2. The method consists in drawing of materials layer molten by electron beam on a cold substrate. With this melting of material occurs at some distance from a substrate that provides the melt’s acceleration in a direction of a substrate and it melting away. The material of a coat immix with a material of a substrate and therefore initiate the corresponding chemical response in specific conditions of high pressure and temperatures that provides formation of coats with given in advance properties. ВИКОРИСТАННЯ СИЛЬНОСТРУМОВОГО РЕП МІКРОСЕКУНДНОЇ ТРИВАЛОСТІ ДЛЯ ФОРМУВАННЯ ЗМІЦНЮЮЧИХ ПОКРИТТІВ В.Ф. Клепіков, Ю.Ф. Лонін, В.В. Литвиненко, А.В. Пащенко, А.Г. Пономарьов, В.В. Уваров, В.Т. Уваров, В.І. Шеремет Розроблений метод дистанційного нанесення зміцнюючих покриттів за допомогою сильнострумового релятивістського електронного пучка мікросекундної тривалості. Експерименти проводилися на імпульсному електронному прискорювачі ТЕМП-А в режимі поодиноких імпульсів. Параметри РЕП: струм 1…5 кА, енергія електронів до 0,5 МеВ, тривалість імпульсу 2…5 мкс, густина потужності до 5·1012 Вт/м2. Метод полягає в нанесенні шару розплавленого електронним пучком матеріалу на холодну підкладку. При цьому плавлення матеріалу, що наноситься, відбувається на деякій відстані від підкладки, що забезпечує прискорення розплавленого шару електронним пучком у напрямі підкладки та її оплавлення. Матеріал покриття змішується з матеріалом підкладки і вступає з ним в хімічну реакцію в специфічних умовах високого тиску і температури, що забезпечує формування покриттів із заданими наперед властивостями. ____________________________________________________________ PROBLEMS OF ATOMIC SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2008. № 5. Series: Nuclear Physics Investigations (50), p.91-95. 95

Использование сильноточного РЭП микросекундной длительности для формирования упрочняющих покрытий

Репозитарії

Схожі ресурси