CC BY
24
Kazan National Reserch Technical university named after A.N. Tupolev, Kazan, Russia (e-mail: sapr@kai.ru)
OPTICAL DIAGNOSIS OF QUALITY PHOTOLITHOGRAPHY PROCESS
Abstract. In this paper non-destructive quality control technique of the photolithography process based on image analysis are considered.
Keywords: quality control, photolithography, image analysis.
УДК 669.1
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МЕДИ НА ПРОДУКТЫ СИНТЕЗА МАХ-ФАЗЫ В СИСТЕМЕ TI-C-SI Головань Антон Александрович, студент магистрант (e-mail: gaz163@yandex.ru) Латухин Евгений Иванович, доцент, к.т.н. (e-mail: evgelat@yandex.ru) Борисов Денис Вячеславович, студент магистрант (e-mail: denis.dub@mail.ru) Самарский государственный технический университет
В данной статье представлены результаты исследований взаимодействия в процессе самораспространяющегося высокотемпературного синтеза расплава меди с МАХ фазой карбосилицида титана. Приведены результаты исследований на растровом электронном микроскопе Jeol JSM-6390A, дифрактометре ARL X'TRA-138.
Ключевые слова: СВС, МАХ-фаза, Ti3SiC2, электроконтактный.
Реакция самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) является одной из современных технологий получения разнообразных тугоплавких соединений, в частности, карбидов, нитридов, боридов, МАХ фаз [4].
Новым и перспективным материалом для изготовления композитов является карбосилицид титана (Ti3SiC2), относящийся к новому классу соединений - к МАХ-фазам. Особенность этих соединений состоит в том, что они представляют собой чередующиеся наноразмерные пластинки из карбидов или нитридов и атомарные слои из кремния, алюминия и некоторых других элементов. Эти тройные соединения обладают уникальным сочетанием свойств, присущих как керамике, так и металлам [1, 6]. С помощью эффективной технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза карбосилицид титана может быть получен в системе Ti-C-Si как в пористом виде, так и в компактном. В работе [2] рассмотрено применение метода СВС без приложения избыточного давления для получения пористого карбосилицида титана и исследовано влияние газовой атмосферы сжигания на образование поверхностных пленок на пористом материале. Изложенное в работе [3], приложение избыточного давления (метод СВС-прессования) позволило получить плотный Ti3SiC2 и исследовать его
свойства. Установлено, что карбосилицид титана перспективен для применения в качестве электроконтактного материала. Удельное сопротивление Ti3SiC2 при комнатной температуре составляет 23 мкОм*см, что почти вдвое меньше, чем у чистого титана, а термоэдс в широком диапазоне температур равна нулю - это означает, что электропроводность обеспечивается в равной степени электронами и дырками. Отмечается хорошая теплопроводность - 37 Вт/м*К. Кроме того, соединение обладает превосходной стойкостью к окислению - Ti3SiC2 считается более устойчивым к окислению, чем хром. Благодаря ограниченной подвижности кремния, на наружной поверхности не формируется толстый слой его оксида, что будет способствовать образованию лучшего электрического контакта. Можно отметить недостаточное исследование процесса взаимодействия МАХ-фаз и расплавов металлов. Остаётся открытым вопрос о взаимодействии Ti3SiC2 и материала электропроводов, расплав которого образуется в результате электрической искры при размыкании контактов. При изготовлении скользящих электроконтактов чаще всего используют медь. Целью настоящего исследования являлось изучение влияния расплава меди на продукты синтеза МАХ-фазы в системе Ti-C-Si.
Для синтеза использовали порошки титана, меди, углерода и кремния. Ранее проведённые исследования закономерностей синтеза карбосилицида титана [3] показали, что избыток кремния относительно стехиометриче-ского соединения Ti3SiC2 на 25% увеличивает прочность продуктов реакции и повышает в них содержание МАХ-фазы [5]. Поэтому для синтеза готовили смесь порошков состава 3Ti+1.25Si+2C. Исходные порошки смешивали вручную в фарфоровой ступке. Из смеси порошков готовили навески по 10г и прессовали в пресс - форме диаметром 23 мм под давлением 25 МПа. Для проведения синтеза порошковую заготовку помещали в засыпку из речного песка на глубину около 25 мм. Инициировали реакцию СВС с помощью электрической спирали.
Исследование влияния количества меди на продукты реакции синтеза провели при её содержании по массе в смеси порошков 0; 10; 15 и 25%. Полученные образцы исследовали на сканирующем электронном микроскопе JEOL JSM-6390A. Фазовый состав продуктов горения определяли с помощью рентгеновского дифрактомера ARL X'trA-138 фирмы Termo Sсientisic с использованием Ка излучения медного анода.
Синтезированные образцы очищали от песка и раскалывали. Микроструктура полученных образцов представлена на рисунке 1.
в)
Рисунок 1 - Микроструктура образцов с разным содержанием меди
а) 0%, б) 10%, в) 15%
На рисунке 1 (а) видны пластины, характерные для МАХ - фазы, и округлые частицы - карбид титана. Идентификация фазового состава продуктов синтеза МАХ-фазы в системе ТьБьС проводилась ранее [3] с помощью энергодисперсионного анализа. Пластины группируются в пакеты, расположенные хаотично в разных плоскостях. Средний размер частиц карбида титана от 1 до 10 мкм. Из сравнения рисунков 1 (а, б и в) видно, что добавление меди привело к тому, что количество пластин характерных для МАХ-фазы снизилось, размеры зерен частиц карбида титана уменьшились.
Рисунок 2 - Рентгенофазовый анализ системы продуктов реакции при содержании меди в исходной смеси 10 %.
яо_
20_
сз
□
ш
t. * ft
ju
1%
о
L'
— TiC
О — cum A — m?
□ — Ti3SiC2 tp о — Ti5SB О — CuJSl
WfHl^
^_У
m
~r 60.0
Рисунок 3 - Рентгенофазовый анализ продуктов реакции при содержании
меди в исходной смеси 15 %
Рентгенограммы фазового состава продуктов реакции синтеза показаны на рисунке 2 и 3.
Из сопоставления дифрактограмм видно, что добавление меди приводит к появлению интерметаллидов СиТ13 и силицидов Т15Б13 и Си3Б1. Кроме того, снижение высоты пиков Т13БЮ2 свидетельствует об уменьшении количества этой фазы при увеличении массы меди. Это соответствует приведённому выше анализу микроструктуры.
Влияние количества меди на фазовый состав продуктов реакции представлен в таблице 1.
Таблица 1 - Влияние количества меди на фазовый состав _продуктов реакции_
Состав исходной смеси Фазовый состав
3Ti - 1,25Si - 2C TiC; Ti3SiC2; SiC; TiSi2
90%(3Ti - 1,25Si - 2C) - 10%Cu TiC; Ti3SiC2; Cu3Si
85%(3Ti - 1,25Si - 2C) - 15%Cu TiC;Ti3SiC2; Cu3Si; Ti5Si3; CuTi3;TiSi2
Из данных представленных в таблице 1 видно, что введение меди в шихту, приводит к усложнению фазового состава продуктов реакции.
В заключение можно отметить, что добавление меди в исходную смесь порошков в процессе самораспространяющегося высокотемпературного синтеза приводит к снижению количества МАХ фазы и появлению в продуктах реакции дополнительных фаз интерметаллидов и силицидов.
Список литературы
1. Barsoum M.W. The Mn+1AXn Phases: A new Class of Solid; Thermodynami-cally Stable Nanolaminates // Prog. Solid State Chem. 2000. Vol.28.P.201-281.
2. Amosov A.P., Latukhin E.I., Davydov D.M., The influence of gas atmosphere composition on formation of surface films in self-propagating high-temperature synthesis of porous Ti3SiC2, Modern Applied Science, 9 (2015) 3, 17-24
3. Davydov D. M., Amosov A. P., Latukhin E. I. Synthesis of MAX-Phase of Titanium Silicon Carbide (Ti3SiC2) as a Promising Electric Contact Material by SHS Pressing Method. Applied Mechanics and Materials Vol. 792 (2015) pp 596-601 doi:10.4028/www.scientific.net/AMM.792.596
4. Мукасьян А.С., Рогачев А.С. Горение для синтеза материалов. М.:Физматлит, 2013,13.
5. Jerzy Lis, Roman Pampuch, Tomasz Rudnik, Zbigniew Wegrzyn. Reaction sintering phenomena of self-propagating high-temperature synthesis-derived ceramic powders in the Ti-Si-C system //Solid States Ionics.1997.P.59-64.
6. Сметкин А. А., Майоров Ю.К. Свойства материалов на основе МАХ фаз // Вестник Пермского НИПУ. 2015. Т.15.№4. С.120-138.
Golovan Anton Alexandrovich, master student
(e-mail: gaz163@yandex.ru) Tel. number +7-937-064-58-65
Samara State Technical university, Samara, Russia
Latukhin Evgeny Ivanovich, Cand.Tech.Sci., docent
(e-mail: evgelat@yandex.ru)
Samara State Technical university, Samara, Russia
Borisov Denis Vyacheslavovich, master student
(e-mail:denis.dub@mail.ru)
Samara State Technical university, Samara, Russia
THE STUDY OF THE INFLUENCE OF COPPER ON THE SYNTHESIS PRODUCTS OF MAX-PHASES IN THE SYSTEM TI-SI-C.
Abstract. This article presents the results of study of interaction in the self-propagating high-temperature synthesis of copper melt and max-phase of Ti3SiC2. The results of study using raster electronic microscope Jeol JSM-6390A, diffractometr ARL X'TRA-138.
Keywords: self-propagating high-temperature synthesis, Max-phase, Ti3SiC2, electrocontact.
АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕСУЩИХ ФЕРМ В ПРОГРАММНОЙ СРЕДЕ SOLID WORKS
Гусев Владимир Григорьевич, д.т.н., проф., Якушин Иван Александрович, магистрант
(e-mail:Ammida_Buda@mail.ru) Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых, г.Владимир, Россия
В данной статье в программной среде SolidWorks приведен анализ механической прочности несущих ферм из алюминиевого сплава что позволило повысить качество проектирования и значительно сократить время на выполнение описанной процедуры.
Ключевые слова: прочностной анализ, SolidWorks, несущие фермы, проектирование.
