Модификация металлических поверхностей под действием энергичных плазменных сгустков
Обработка поверхностей без внесения "инородных" субстанций, т. е. модификация структуры приповерхностных слоев с целью увели- чения твёрдости, коррозионной стойкости к истиранию и т. п. становится все более привлекательной. Для этого используются лазеры, электронные и ионные источники, 520 Гл. 10. Примеры современных плазменных технологий 1 lo 0 f k 2 3 4 ржи плазменные ускорители, низкотемпературные разряды и комбинации всего сказанно- го. Благодаря своей относительной просто- те и эффективности, много внимания уде- ляется модификации поверхностей с помо- щью энергичных плазменных сгустков, со- здаваемых импульсными пушками, корот- коимпульсным МПК и квазистационарным ускорителем. В качестве рабочих веществ используются газы: Н2, Не, Ar, N2, О2. Для примера рассмотрим воздействие на Fe-Ni сплавы. Характер модификации по- верхности зависит прежде всего от удельно- го энерговклада. "Жесткий" режим, сопро- вождающийся плавлением поверхности при длительности воздействия ~ 5 мкс, реализуется при потоке 0,1-5 15-20 50-100 Z, мкм Рис. 10.3.6. Модификация структуры при- поверхностного слоя металла под воз- действием высокоэнергичного плазменно- го сгустка: схема слоев с разной пере- стройкой структуры О C-5)- 106 Вт/см2. При этом образуется универсальная структура приповерхностного слоя, изобра- женная на рис. 10.3.6. Здесь четко выделяются три модифицированных слоя, не считая неизменного слоя D). Толщина первого слоя — застывшего расплава ~ C—5) мкм. Он имеет значитель- ное количество несплошностей (раковин, пор и т.п.). Второй слой весьма однороден и имеет рав- номерную толщину до 15 мкм, здесь обычно реализуются регулярные структуры, формиру- ющиеся преимущественно за счет термических напряжений, связанных как с быстрым нагре- вом, так и быстрым охлаждением. Эти струк- туры близки либо к цилиндрам, либо к гекса- гональным столбикам. Эти различия определя- ются преимущественной ориентацией кристал- лической структуры. В третьем слое, резко отличающемся от второго, сохраняется неповрежденной струк- тура исходного материала. Однако в каж- дом зерне, лежащем на глубине вплоть до A00—150) мкм от наружной поверхности, на- блюдается большое количество полос скольже- ния. Это указывает на то, что благодаря терми- ческим напряжениям, деформации переходят порог упругости материала. Далее находится немодифицированный ма- териал. Как видно из сказанного, перестройка приповерхностных слоев при кратком энергич- ном воздействии весьма нетривиальна. Добавочным подтверждением возможности нетривиальной перестройки поверхно- сти при плазменном "ударе" может служить микрофотография поверхности кремни- евой пластины (рис. 10.3.7), подвергнутой воздействию плазмы из МПК. Пластина помещалась в область компрессии. Параметры потока азотной плазмы были следую- Рис. 10.3.7. Структура кремниевой пластины после воздействия плазмен- ного сгустка, вышедшего из МПК ("бревна Асташинского") 10.4. Ионные и плазменные космические двигатели 521 щие: скорость ~ 5 • 106см/с, плотность ионов в области компрессии ~ 7 • 1017см 3, температура ~ 2эВ, время существования потока ~ 80мкс. При взгляде на пластину создается впечатление, что на эту поверхность навалили "микробревна" (В. М. Аста- шинский и др. [252]).
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Модификация металлических поверхностей под действием энергичных плазменных сгустков» з дисципліни «Введення в плазмодінаміку»
