Влияние термического и радиационного факторов на формирование модулированной структуры конденсатов квазибинарной боридной системы TiB₂-W₂B₅

Влияние термического и радиационного факторов на формирование модулированной структуры конденсатов квазибинарной боридной системы TiB₂-W₂B₅

Показаны возможности анализа методом малоуглового рентгеновского рассеяния кинетики концентрационно-структурного упорядочения в нанокристаллических материалах твердых растворов при термическом и радиационном воздействии. Показані можливості аналізу методом малокутового рентгенівського розсіяння кін...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:Физическая инженерия поверхности
Datum:2007
1. Verfasser: Соболь, О.В.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України 2007
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98828
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Влияние термического и радиационного факторов на формирование модулированной структуры конденсатов квазибинарной боридной системы TiB₂-W₂B₅ / О.В. Соболь // Физическая инженерия поверхности. — 2007. — Т. 5, № 3-4. — С. 165–171. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-98828
record_format dspace
spelling Соболь, О.В.
2016-04-18T07:01:06Z
2016-04-18T07:01:06Z
2007
Влияние термического и радиационного факторов на формирование модулированной структуры конденсатов квазибинарной боридной системы TiB₂-W₂B₅ / О.В. Соболь // Физическая инженерия поверхности. — 2007. — Т. 5, № 3-4. — С. 165–171. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.
1999-8074
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98828
538.91 :539.216.2: 539.219.3: 548.73:539.264
Показаны возможности анализа методом малоуглового рентгеновского рассеяния кинетики концентрационно-структурного упорядочения в нанокристаллических материалах твердых растворов при термическом и радиационном воздействии.
Показані можливості аналізу методом малокутового рентгенівського розсіяння кінетики концентраційно-структурного упорядкування в нанокристаллических матерілах твердих розчинів при термічному та радіаційному впливах.
The possibilities of X-ray small-angle scattering method for analysis of concentration-structural ordering kinetics in nano-crystalline solid solutions under thermal and radiation influence are shown.
ru
Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
Физическая инженерия поверхности
Влияние термического и радиационного факторов на формирование модулированной структуры конденсатов квазибинарной боридной системы TiB₂-W₂B₅
Вплив термічного та радіаційного чинників на формування модульованої структури конденсатів квазібінарної боридної системи TiB₂-W₂B₅
Thermo-dynamical and radiation factor effects on the formation of TiB₂-W₂B₅ boride quasi-binary condensate modulated structures
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Влияние термического и радиационного факторов на формирование модулированной структуры конденсатов квазибинарной боридной системы TiB₂-W₂B₅
spellingShingle Влияние термического и радиационного факторов на формирование модулированной структуры конденсатов квазибинарной боридной системы TiB₂-W₂B₅
Соболь, О.В.
title_short Влияние термического и радиационного факторов на формирование модулированной структуры конденсатов квазибинарной боридной системы TiB₂-W₂B₅
title_full Влияние термического и радиационного факторов на формирование модулированной структуры конденсатов квазибинарной боридной системы TiB₂-W₂B₅
title_fullStr Влияние термического и радиационного факторов на формирование модулированной структуры конденсатов квазибинарной боридной системы TiB₂-W₂B₅
title_full_unstemmed Влияние термического и радиационного факторов на формирование модулированной структуры конденсатов квазибинарной боридной системы TiB₂-W₂B₅
title_sort влияние термического и радиационного факторов на формирование модулированной структуры конденсатов квазибинарной боридной системы tib₂-w₂b₅
author Соболь, О.В.
author_facet Соболь, О.В.
publishDate 2007
language Russian
container_title Физическая инженерия поверхности
publisher Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
format Article
title_alt Вплив термічного та радіаційного чинників на формування модульованої структури конденсатів квазібінарної боридної системи TiB₂-W₂B₅
Thermo-dynamical and radiation factor effects on the formation of TiB₂-W₂B₅ boride quasi-binary condensate modulated structures
description Показаны возможности анализа методом малоуглового рентгеновского рассеяния кинетики концентрационно-структурного упорядочения в нанокристаллических материалах твердых растворов при термическом и радиационном воздействии. Показані можливості аналізу методом малокутового рентгенівського розсіяння кінетики концентраційно-структурного упорядкування в нанокристаллических матерілах твердих розчинів при термічному та радіаційному впливах. The possibilities of X-ray small-angle scattering method for analysis of concentration-structural ordering kinetics in nano-crystalline solid solutions under thermal and radiation influence are shown.
issn 1999-8074
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98828
citation_txt Влияние термического и радиационного факторов на формирование модулированной структуры конденсатов квазибинарной боридной системы TiB₂-W₂B₅ / О.В. Соболь // Физическая инженерия поверхности. — 2007. — Т. 5, № 3-4. — С. 165–171. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT sobolʹov vliânietermičeskogoiradiacionnogofaktorovnaformirovaniemodulirovannoistrukturykondensatovkvazibinarnoiboridnoisistemytib2w2b5
AT sobolʹov vplivtermíčnogotaradíacíinogočinnikívnaformuvannâmodulʹovanoístrukturikondensatívkvazíbínarnoíboridnoísistemitib2w2b5
AT sobolʹov thermodynamicalandradiationfactoreffectsontheformationoftib2w2b5boridequasibinarycondensatemodulatedstructures
first_indexed 2025-11-26T21:10:48Z
last_indexed 2025-11-26T21:10:48Z
_version_ 1850772908755910656
fulltext ФІП ФИП PSE, 2007, т. 5, № 3-4, vol. 5, No. 3-4 165 ВВЕДЕНИЕ Далекие от равновесия условия получения конденсатов при ионном распылении приво- дят к возможности создания в них совершен- но уникальных структурных состояний и свойств, что в значительной степени связанно с возможностью получения при конденса- ции наноматериаллов с нанокристалличес- ким и/или нанокластерным состоянием структурных элементов. Разработка установок и создание магнет- ронной и триодной технологий получения конденсатов позволило значительно увели- чить скорости нанесения и расширить спектр фазово-структурных состояний покрытий формируемых из ионно-плазменных потоков. Возможность распыления тугоплавких ме- таллов и сплавов с сохранением состава при относительно высоких скоростях осаждения, малая инерционность процесса делают систе- мы на основе ионного распыления наиболее перспективными устройствами для нанесе- ния покрытий, таких как тугоплавкие квази- бинарные бориды на основе вольфрама. Исследованию формирования структуры и свойств нанокристаллических конденсатов, получаемых ионно-плазменными методами, посвящено большое количество работ. Одна- ко, в подавляющем большинстве этих работ исследуются частные вопросы прикладного характера. Фундаментальные исследования общих закономерностей формирования структурного состояния конденсатов и их эволюции в постконденсационный период практически отсутствуют. В этой связи в работе ставилась задача про- яснить возможности метода малоуглового рентгеновского рассеяния для выявления кон- центрационно-структурных изменений при термическом и радиационном воздействии на материал конденсатов квазибинарной борид- ной системы TiB2-W2B5. Конденсаты были получены с использо- ваниеи магнетронной схемы ионного распы- ления в распыляющей атмосфере инертного газа аргона. Распылению подвергались как спеченные мишени с разным соотношением TiB2 и W2B5 составляющих, так и составная ми-шень на основе спеченной W2B5 мишени с накладными областями из TiB2 переменного состава. В качестве подложек выступала алюминиевая и бериллиевая фольги, а также кремниевые пластины образцы с которых пе- ред исследованиями отделялись. Конденса- ция осуществлялась при рабочем давлении 3⋅10–3 Торр со скоростью ≈0,5 нм/c. Малоугловые рентгеновские съемки про- водились на малоугловом рентгеновском диф- рактометре ДРАМ с увеличенной разрешаю- щей способностью в излучении медного ано- да с использованием схемы коллимации пер- вичного рентгеновского пучка по Кратки [1]. Для регистрации рентгеновского малоугло- вого рассеяния (РМР) использован позицион- но-чуствительный проточный пропорцио- нальный детектор с рабочей газовой смесью Xe + 10%CH4, а также усовершенствованная автоматическая регистрационная система на базе МК-1, что включает последовательную компьютерную обработку результатов как в УДК 538.91 :539.216.2: 539.219.3: 548.73:539.264 ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО И РАДИАЦИОННОГО ФАКТОРОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ МОДУЛИРОВАННОЙ СТРУКТУРЫ КОНДЕНСАТОВ КВАЗИБИНАРНОЙ БОРИДНОЙ СИСТЕМЫ TiB2-W2B5 О.В. Соболь Национальный технический университет ”Харьковский политехнический институт” Украина Поступила в редакцию 12.09.2007 Показаны возможности анализа методом малоуглового рентгеновского рассеяния кинетики концентрационно-структурного упорядочения в нанокристаллических материалах твердых рас- творов при термическом и радиационном воздействии. ФІП ФИП PSE, 2007, т. 5, № 3-4, vol. 5, No. 3-4166 ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО И РАДИАЦИОННОГО ФАКТОРОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ МОДУЛИРОВАННОЙ СТРУКТУРЫ ... процессе съема информации, так и окон- чательную обработку индикатрис РМР. Контроль элементного состава осуществ- лялся методом рентгенофлуоресцентного анализа на установке СПРУТ-2 [2]. Облучение протонами и электронами в со- вмещенных пучках для имитирования дейст- вия этого фактора в радиационном поясе Зем- ли, осуществлялось с помощью ускорителя протонов и электронов с рабочим диапазоном энергий 50 – 200 кэВ при величине сум- марного тока 0,01–20 мкА и плотности тока 5,2⋅108 – 1,0⋅1012 част/см2с. Облучение иссле- дуемых образцов проводилось при энергии частиц 100 кэВ. Пучок протонов и электронов был развер- нут на площадь 100 см2 при общем потоке протонов и электронов 5 – 20 мкА. Время экс- позиции изменялось от 3,7 до 14,5 часов, что соответствовало дозам облучения (1,8 – 6,5)×1016 см-2. Для увеличения дозы также проводилось повторное облучение. Изотермический вакуумный отжиг (Рост ≈ 2⋅10–5 Торр) длительностью 90 мин осуществ- лялся при температурах 500 и 600 °С с целью изучения термической стабильности концен- трационно-структурного состояния конден- сатов. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Рис. 1 показывает влияние на картину РМР изотермического отжига при 500 °С и облу- чения ускоренными до 100 кэВ протонами конденсатов TiB2. Видно, что для покрытий на основе бори- дов Ti и W переходных металлов характерно плавное спадание интенсивности РМР, ти- пичное для диффузно рассеивающих систем, которые содержат локальные нанонеодно- родности электронной плотности, хаотично распределенные по объему исследуемого ма- териала (рис. 1, 2). Такими неоднородностя- ми, как было показано раньше [3], являются преимущественно нано- и микропоры кон- денсационного происхождения. Если сравнить по отдельности кривые РМР для каждого из исследуемых материа- лов, то видно (рис. 1, 2), что в образцах TiB2 присутствует большая концентрация более мелких нанопор, чем в W2B5, что проявляется в смещении кривой распределения в сторону больших значений вектора рассеяния s. При- чиной наблюдаемого в пленках TiB2 высокого рассеяния, по-видимому, является малая пло- тность конденсата и большое количество на- нопор из-за низкого уплотнения конденсата при его бомбардировке легкими атомами ти- тана в процессе осаждения. Если сравнить с распылением W2B5 (рис. 2), видно, что в этом случае наблюдается рез- кий перегиб на кривой рассеяния, связанный с сильной дифференциацией фракций по размерам пор и преимущественным форми- рованием пористости с размерами пор более 50 нм. В исследованных TiB2 конденсатах в ис- ходном состоянии выявлена полидисперсная система субмикропор (нанопор) со средне- Рис. 1. Индикатрисы РМР конденсатами ТіВ2: 1 – ис- ходное состояние конденсата; 2 – облучение до дозы 6,5⋅1016 прот/см2; 3 – отжиг 500 °С. Рис. 2. Кривые малоуглового рассеяния от пленочных образцов: W2B5 (1) и TiB2 (2) в отделенном состоянии. ФІП ФИП PSE, 2007, т. 5, № 3-4, vol. 5, No. 3-4 167 взвешенным размером 2Ш ≈ 8,8 нм. Обработ- ка индикатрис РМР способом Гинье (см. [1]) показала, что всю систему выявленных нано- пор в исходном состоянии TiB2 конденсатов можно условно разделить на три основные размерные фракции со средними радиусами инерции 2R1 ≈ 3,0 нм; 2R2 ≈ 7,0 нм и 2R3 ≈ 12,0 нм (рис. 3). Объемная часть каждой из этих фракций составляла соответственно 18,4%, 32,8% и 48,8%. Таким образом, наибольший свободный объем приходится на нанопоры размером 2R ≥ 7,0 нм. Под действием отжига при 500 °С конден- сатов ТіВ2 наблюдается значительное паде- ние уровня интенсивности РМР при увеличе- нии крутизны индикатрис рассеяния. Это происходит в результате термически иници- ированных процессов отжига и коалесценции нанопор конденсационного происхождения. Подобные процессы характерны для конден- сатов, подвергнутых изотермическому отжи- гу при Т ≥ 0,3Тs (Тs – температура плавления материала) [3]. Средневзвешенный размер нанопор при этом увеличивается до 2Ш ≈ 11,4 нм. Изменя- ется также распределение нанопор на услов- ные размерные фракции со средними радиу- сами инерции: 2R1 ≈ 4,0 нм; 2R2 ≈ 8,6 нм и 2R3 ≈ 15,3 нм и соответственно, объемным содержанием: 15,4%, 31,9% и 52,7%. Таким образом, увеличился свободный объем, ко- торый приходится на более крупные нано- поры размером 2R ≥ 8,6 нм, при уменьшении объемной части мелких (2R ≤ 3,0 нм) нанопор. Облучение конденсатов ТіВ2 приводит к небольшому уменьшению средневзвешанно- го размера нанопор по сравнению с исходным состоянием (от 8,8 до 7,9 нм). Иначе, чем при отжиге происходит также перераспреде- ление пор по их размерам (рис. 3б, в). Так, объемная часть мелких (2R ≤ 2,8 нм) нанопор сократилась меньше, чем при нагревании: до 17,6%. Объемная часть, которая приходит- ся на поры со средним радиусом инерции ≈6,0 нм и относительно большие поры с 2R ≥ 11,0 нм несколько превышает объемное содержание соответствующих фракций в ис- ходном состоянии, однако меньше, чем после отжига (рис. 3). Это свидетельствует о том, что вследствие совместного действия облуче- ния протонами и электронами процессы от- жига мелких нанопор конденсационного происхождения и процессы радиационного порообразование осуществляется практичес- ки одновременно. И, хотя дифференцировать их достаточно трудно, как и характеризовать по отдельности, в результате мы имеем убе- дительную иллюстрацию того, как процесс радиационного порообразования тормозит процессы коалесценции и отжига конденса- ционных пор. Отличительной особенностью рентгеновс- кого малоуглового рассеяния пленками квази- бинарной боридной системы является появ- ление на индикатрисах РМР характерного пика в угловом интервале, который отвечает дифракционному вектору s = 0,1– 0,25 Е–1. Эта особенность связана с упорядочением нано- неоднородностей электронной плотности, ко- торые вызывают РМР, и проявляется вследст- вие действия корреляционного фактора при рассеянии рентгеновских лучей. Исследование влияния термического фак- тора проводилась для трех соотношений ато- мов титана и вольфрама в пленках: 40/60, 23/77 и 15/85. Как показали предварительные широко- угловые рентгендифракционные исследова- ния [4, 5] в конденсатах формируется пере- сыщенный (W, Ti)B2–х твердый раствор с аморфноподобно-кластерным исходным структурным состоянием и размером облас- тей ближнего упорядочения ≈1,5 нм. Темпе- О.В. СОБОЛЬ а) б) в) Рис. 3. Процентный сос- тав пор 3-х различных фракций в исходном об- разце TiB2,(а), отожжен- ном при 500 °С (б), и облученном до дозы 6,5⋅1016 прот /см2 (в). ФІП ФИП PSE, 2007, т. 5, № 3-4, vol. 5, No. 3-4168 ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО И РАДИАЦИОННОГО ФАКТОРОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ МОДУЛИРОВАННОЙ СТРУКТУРЫ ... ратура конденсации исходных образцов сос- тавляла 150 °С. После отжигов как фазовый состав, так и структурное состояние, сохраня- ется близкими к исходному, а размеры облас- тей ближнего упорядочения несколько увели- чиваются, достигая ≈2 нм после отжига при 600 °С. На рис. 4 приведены кривые малоуглового рассеяния конденсатами с разным соотноше- нием металлических Тi/W атомов, как в ис- ходном состоянии, так и после отжигов при Т = 500 и 600 °С. Как видно, уменьшение атомного отношения титан-вольфрам в плен- ках приводит к повышению интенсивности корреляционного максимума, как при темпе- ратуре отжига 500 °С, так и 600 °С. Положе- ние максимума корреляционного пика прак- тически не изменяется, как при изменении состава, так и при отжиге конденсатов и со- ответствует длине волны упорядочения ≈4 нм [5]. Следует отметить, что уменьшение содер- жания атомов титана в конденсате от соотно- шения Ti/W = 40/60 до 15/85 способствует по- явлению кластерного упорядочения (модули- рованной структуры [6]) уже в процессе низ- котемпературной конденсации. В этой связи для оценки влияния состава и температуры отжига на диффузионную подвижность ато- мов в металлической подрешетке твердого раствора необходимым является провести со- поставление интенсивностей в области мак- симума корреляционного пика (I) и значения интенсивности в этой точке до отжига кон- денсата (Iисх). Из рис. 5 видно, что соотноше- ние I/Iисх в значительной степени повышается с увеличением температуры отжига. При этом в области соотношения атомов Ti/W ≈ 0,2 – 0,3 наблюдается максимум. Полученное зна- чение соотношения атомов находится в дос- таточно хорошем соответствии с оцененной величиной “порога протекания” в конден- сатах твердых растворов приведенной в работе [7] для системы Ti-Si-N. а) б) в) Рис. 4. Кривые малоуглового рассеяния от образцов с различным соотношением металлических атомов Ti/W: а) – 40/60, б) – 23/77, в) – 15/85 в исходном состоянии (1) и после отжигов при 500 °С (2) и 600 °С (3). Рис. 5. Обобщающая зависимость отношения I/Iисх от соотношения металлических Ti/W атомов в конден- сате для температуры отжига 500 °C (1) и 600 °С (2). ФІП ФИП PSE, 2007, т. 5, № 3-4, vol. 5, No. 3-4 169 Проведенная по методике [8] оценка коэф- фициента диффузионной подвижности по- казала (табл. 1), что уменьшение соотноше- ния атомов Ti/W в образце, стимулирует по- вышение диффузионной подвижности на поздних стадиях упорядочения, достигаю- щей при Тотж = 600 °С и Ti/W = 0,30, значе- ния D ≈ 9,0⋅10–19 cм2/c. Усиление эффекта упорядочения струк- туры при содержании легирующего элемента в районе 6 – 10 ат.% был отмечен ранее для нескольких интерметаллических систем, на- пример, Cu – 6 at%Ti, Al – 6,8at%Zr и др. [6]. Наиболее вероятной причиной появления та- кого эффекта является энергетически выгод- ное объединение примесных элементов в кластеры, идущее с понижением общей сво- бодной энергии системы. Такой процесс еще более усиливается в результате последую- щего пространственного упорядочения. Выявленное в работе усиление эффекта упорядочения при содержании в металличес- ком (W, Ti) твердом растворе 14 – 23% атомов титана можно связать с результатом действия не только сильной металлической связи, что особенно характерно для вольфрама с че- тырьмя электронами на d оболочке, но и с действием сильной ковалентно-металличес- кой связи между титаном и бором, упорядочи- вающее действие которой наиболее сильно проявляется при небольших концентрациях титановых атомов. В этой связи ожидалось, что облучение протонами должно вызывать появление на- ряду с единичными дефектами (парами Френ- келя) коллективных дефектов типа клиньев смещения, фокусонов, температурных кли- ньев и др., что должно в значительной степе- ни изменять кинетику распада твердых рас- творов. Обобщенной причиной такого изме- нения должно быть повышение скорости диффузионных процессов в результате уве- личения концентрации моновакансий, обра- зованных при облучении, или при распаде ва- кансионных кластеров, а также за счет уве- личения концентрации зародышей выделе- ний в результате накопления в кластерах при- месных внедренных атомов. Также потенциа- льными местами зарождения фаз в результа- те большой флуктуации состава, могут быть сами пики смещения и дислокационные пет- ли, образованные из скопления вакансий. В работе [6] показано, что облучение твер- дых растворов при невысоких температурах может приводить к коалисценции образова- ний новой фазы, дополнительной движущей силой для которой служит рекомбинация ва- кансий и межузельных атомов на межфазной границе. При исследуемом в работе облучении пучками электронов и протонов с энергией 100 кэВ влияние сопутствующего электрон- ного пучка сказывалась лишь в небольшом дополнительном повышении температуры поверхности (до 10 °С) при облучении, в то время как определяющим радиационные эффекты было облучение пучком протонов. Исходные образцы были получены в схо- дных с серией для изучения влияния темпе- ратуры отжига условиях. Температура кон- денсации составляла 70 °С. Структурное сос- тояние (W, Ti)B2–х твердого раствора являлось аморфоподобно-кластерным с размером областей ближнего упорядочения ≈1,1 нм, как до облучения, так и сохранялась такой после облучения. На рис. 6 приведена серия кривых мало- углового рассеяния конденсатами твердого раствора с различным составом Ti/W атомов, подвергнутых облучению. Видно, что при от- носительно малых дозах облучения наблю- дается протекание процесса упорядочения в объеме конденсатов. Расчетный пробег об- лучаемых протонов в конденсате при этом приблизительно составляет ≈0,3 мкм, а выде- ленной энергии ≈0,25 мкм [9], что составляет приблизительно половину толщины конден- сата, а с учетом страгглинга пробега превы- шающего 0,1 мкм можно считать, что радиа- ционные повреждения распространяются на Tотж, °С Ti/W = 0,67, cм2/c Ti/W = 0,30, cм2/c Ti/W = 0,17, cм2/c 500 D ≈ 4,5⋅10–19 D ≈5,4⋅10–19 D ≈ 5,5⋅10–19 600 D ≈ 7,0⋅10–19 D ≈9,0⋅10–19 D ≈ 8,4⋅10–19 Таблица 1 Зависимость коэффициента диффузионной подвижности от температуры отжига конденсатов О.В. СОБОЛЬ ФІП ФИП PSE, 2007, т. 5, № 3-4, vol. 5, No. 3-4170 ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО И РАДИАЦИОННОГО ФАКТОРОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ МОДУЛИРОВАННОЙ СТРУКТУРЫ ... весь объем конденсата, толщиной ≈0,5 мкм. Таким образом, при малых дозах, облучение способствует оптимизации термодинамичес- кого состояния конденсата, стимулируя спи- нодальный распад с наиболее вероятной дли- ной волны концентрационного упорядочения ≈3,7 нм. Причем, как свидетельствуют кри- вые изменения интенсивности корреляци- онного максимума, (рис. 7) наиболее выра- жен этот процесс при соотношении атомов Ti/W = 23/77 в твердом растворе. Следует от- метить, что полученное значение соответст- вует верхнему пределу концентрационного интервала наиболее эффективного упорядо- чения при отжиге. Процесс концентрационного расслоения с образованием упорядоченной структуры претерпевает заметные изменения при боль- ших дозах облучения и малом содержании атомов титана в конденсате. В этом случае при достижении дозы 8,3⋅1016 прот/см2 ин- тенсивность корреляционного максимума не только не увеличивается, но даже несколько понижается (рис. 6г, кривые 4, 5). При этом интегральная ширина корреляционной кри- вой возрастает, что свидетельствует о посте- пенной хаотизации структуры конденсатов при длительном облучении. а) б) в) г) Рис. 6. Кривые малоуглового рассеяния от образцов с различным соотношением металлических атомов Ti/W: а) – 40/60; б) – 23/77; в) – 17/83; г) – 4/96 в исходном состоянии (1) и после облучения с дозами: 1,8⋅1016 прот/см2 (2); 6,5⋅1016 прот/см2 (3); 13⋅1016 прот/см2 (4) и 8,3⋅1016 прот/см2 (5). Рис. 7. Зависимость отношения I/Iисх от состава кон- денсатов подвергнутых облучению протонами в ими- тационной камере до дозы: 1 – 1,8⋅1016 прот/см2; 2 – 6,5⋅1016 прот/см2; 3 – 13⋅1016 прот/см2. ФІП ФИП PSE, 2007, т. 5, № 3-4, vol. 5, No. 3-4 171 Таким образом, как и в случае диборидов, так и в случае твердых растворов на их основе (квазибинарных боридных систем) отжиг способствует достижению термодинамичес- ки более равновесных образований: укрупне- нию пор и развитию концентрационного упо- рядочения. В тоже время при облучении про- текают два взаимоконкурирующих процесса: на стремление системы под действием облу- чения перейти в более термодинамически равновесное состояние накладывается про- цесс радиационного дефектообразования, стимулирующий хаотизацию структуры и по- рождающий малые по размерам поры. ВЫВОДЫ Сравнение результатов, полученных для тер- мического и радиационного факторов воз- действия на конценрационно-структурное состояние конденсатов (W, Ti)B2–х твердых растворов показывает, что при общности ха- рактерных процессов для обоих типов воз- действия, влияние радиационного фактора на процесс распада с упорядоченным распреде- лением структурных элементов является сдвинутым в сторону большей концентрации растворенной примеси (атомов титана). Такое изменение определяется повышением влия- ния металлической связи при разупорядочен- ном действии облучения на ковалентную “ме- талл-бор”связь. ЛИТЕРАТУРА 1. Свергун Д.И., Фейгин Л.А.Рентгеновское и нейтронное малоугловое рассеяние. – М.: Наука, 1986. – 280 с. 2. Гладких Л.И., Михайлов И.Ф., Борисова С.С., Решетняк М.В., Соболь О.В., Фомина Л.П. Методические указания к лабораторным ра- ботам по курсу “Актуальные проблемы физи- ческого материаловедения” для студентов специальности “физическое материаловеде- ние”. – Харьков: НТУ “ХПИ”, 2006. – 80 с. 3. Шпак А.П., Черемской П.Г., Куницкий Ю.А., Соболь О.В. Кластерные и наноструктурные материалы. Т. 3. – К.: И.Д. Академпериодика, 2005. – 516 с. 4. Соболь О.В. Фазовый состав, структура, суб- структурные характеристики и макродефор- мированное состояние ионно-плазменных на- нокристаллических конденсатов квазибинар- ной TiB2-W2B5 системы//Nanosystems, Nano- materials, Nanotechnologies. – 2006. – Т. 4, №3. – С. 707-727. 5. Шпак А. П., Соболь О. В., Черемской П. Г., Ку- ницкий Ю. А., Стеценко А. Н. Применение ме- тода малоуглового рентгеновского рассеяния для исследования кинетики упорядочения в наноструктурных конденсатах//Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies.– 2006.– Т. 4, № 2. – С. 412-428. 6. Чуистов К.В. Модулированные структуры в стареющих сплавах. – К.: Наукова Думка, 1975. – 232 с. 7. Flink A., Larsson T., Sjolen J., Karlsson L., Hult- man L. Influence of Si on the microstructure of arc evaporated (Ti,Si)N thin films; evidence for cubic solid solutions and their thermal stability/ /Surf.& Coat. Tech. – 2005. – Vol. 200. – P. 1535- 1542. 8. Соболь О.В. Процесс наноструктурного упо- рядочения в конденсатах системы W-Ti-B// Физика твердого тела. – 2007. – Т. 49, Вып. 6. – С. 1104-1110. 9. Буренков А.Ф., Комаров Ф.Ф., Кумахов М.А., Темкин М.М. Пространственное распределе- ние энергии, выделенной в каскаде атомных столкновений в твердых телах. – М.: Энерго- атомиздат, 1985. – 248 с. ВПЛИВ ТЕРМІЧНОГО ТА РАДІАЦІЙНОГО ЧИННИКІВ НА ФОРМУВАННЯ МОДУЛЬОВАНОЇ СТРУКТУРИ КОНДЕНСАТІВ КВАЗІБІНАРНОЇ БОРИДНОЇ СИСТЕМИ TiB2-W2B5 О.В. Соболь Показані можливості аналізу методом малокуто- вого рентгенівського розсіяння кінетики концент- раційно-структурного упорядкування в нано- кристаллических матерілах твердих розчинів при термічному та радіаційному впливах. THERMO-DYNAMICAL AND RADIATION FACTOR EFFECTS ON THE FORMATION OF TiB2-W2B5 BORIDE QUASI-BINARY CONDENSATE MODULATED STRUCTURES O.V. Sobol‘ The possibilities of X-ray small-angle scattering me- thod for analysis of concentration-structural ordering kinetics in nano-crystalline solid solutions under thermal and radiation influence are shown. О.В. СОБОЛЬ

Ähnliche Einträge