CC BY
11локации, дефекты упаковки и др.), однако таковыми не являются. Их изображения накладываются на изображения дефектов, тем самым мешая их обнаружению. Эта проблема была решена путем использованием гониометра. При повороте образца на различные углы экстинкционные контура перемещались, в то время как структурные дефекты были неподвижны, меняя лишь свою яркость.
а б
Рис. 1. Дислокация в кремнии (а), и германии (б)
Образцы, легированные фосфором или бором, содержали хорошо развитые дислокационные петли и дефекты упаковки, декорированные большим количеством преципитатов (рис. 2) [1; 2].
По результатам работы можно сделать вывод: все кристаллы кремния и германия содержали структурные дефекты плотностью см . Однако в кристаллах, легированных фосфором или бором, обнаружено, что после термообработки при 800 °С в ва-
кууме наблюдается выделение примесных преципитатов на дислокациях и дефектах упаковки, что объясняется диффузией примеси и точечных дефектов на эти стоки.
2
0.5 мкм
Рис. 2. Формирование примесных преципитатов на дефектах упаковки в кремнии, легированном фосфором после отжига при 800 °С
Библиографические ссылки
1. Логинов Ю. Ю., Браун П. Д., Дьюроуз К. Закономерности образования структурных дефектов в полупроводниках А2В6. М. : Логос, 2003.
2. Логинов Ю. Ю., Мозжерин А. В. Электронно-микроскопические исследования гетероэпитаксиаль-ных наноструктур солнечных элементов // Материалы XIII Междунар. науч. конф. «Решетневские чтения». В 2 ч. Ч. 2. Красноярск, 2009. С. 682-683.
A. V. Mozzherin Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk
Y. Y. Loginov
Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk
TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY STUDY OF THE DEFECT FORMATION IN SILICON AND GERMANIUM CRYSTALS
Structural defects can make serious changes in the physical and chemical properties of silicon and germanium, affect the operation of electronic devices. The structural defect formation in silicon and germanium using transmission electron microscopy were studied.
© Мозжерин А. В., Логинов Ю. Ю., 2010
УДК 621.78
И. П. Попов, С. Ю. Кутоманов, К. А. Николенко
Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королева (Национальный исследовательский университет), Россия, Самара
СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ АЛЮМИНИЕВЫХ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК БОЛЬШИМИ ПЛАСТИЧЕСКИМИ ДЕФОРМАЦИЯМИ
Разработан способ структурообразования трубного полуфабриката большими пластическими деформациями. Проведены экспериментальные исследования. Получен образец алюминиевой трубной заготовки с мелкозернистой кристаллической структурой.
Важнейшей задачей в обработке металлов давлением является получение поковок, отличающихся повышенными прочностными свойствами, надежной повторяемостью и стабильностью этих свойств [1, с. 70].
Поэтому разработка и исследование новых, более технологичных способов достижения интенсивных пластических деформаций для изготовления полуфабрикатов с мелкозернистой структурой, имеющих
Наноматериалы и нанотехнологии в аэрокосмической отрасли
высокое качество и конкурентоспособные цены, является актуальным и перспективным направлением
[2; 3].
Полуфабрикаты из микроструктурированных кристаллических алюминиевых сплавов находят широкое применение при изготовлении трубопроводов, защитных поверхностей материалов, изделий авиационно-космической техники, а также в отраслях ядерной энергетики, электромагнитной и электронной техники, в медицине, военном деле и других видах и сферах деятельности.
Эффективность предложенного способа определяется тем, что структурообразование осуществляется в холодном состоянии (без нагрева заготовки), без операций отжига и термообработки. Тем самым существенно сокращается длительность технологического процесса и уменьшается себестоимость изделия без потери качества.
Модель оснастки и оборудование для интенсивной пластической деформации трубной заготовки, основанной на процессе прямого и обратного выдавливания, изображены на рис. 1.
Структурообразование осуществляется в пять этапов. На первом этапе нижний пуансон движется вверх, проталкивая заготовку через поясок контейнера. Движение продолжается до тех пор, пока не исчезнет зазор между верхним пуансоном и оправкой. Происходит небольшая деформация (поджатие) заготовки для полного заполнения металлом гравюры штампа.
На втором этапе контейнер начинает перемещаться вдоль оси трубной заготовки вниз до соприкосновения с нижним пуансоном. Происходит операция обратного выдавливания. При этом вверху образуются пустоты, куда начинает затекать металл. Таким образом происходит переливание металла в гравюре штампа, сопровождающееся измельчением зерна.
На третьем этапе контейнер начинает двигаться вверх до соприкосновения с выступом верхнего пуансона. Происходит операция прямого выдавливания.
Четвертый и пятый этапы идентичны предыдущим двум этапам. В результате в заготовке возникает попеременно перемещающаяся вверх-вниз зона локальной пластической деформации. При этом геометрические размеры трубной заготовки остаются неизменными. За пять этапов получается полуфабрикат, имеющий мелкозернистую кристаллическую структуру, близкую к наноструктуре (» 100 нм).
Экспериментальные исследования проводились на универсальном гидравлическом оборудовании. Структура полученного образца была изучена при помощи растрового электронного микроскопа РЭМ-1000. На рис. 2 представлено структурное состояние цилиндрической полой заготовки, из которой изготовлена тонкая просвечивающая фольга. На образце видны структурные блоки, размеры которых не превышают 50 нм. Электронограмма показывает высокую степень структурированности металла.
Рис. 1. Модель инструмента и заготовки для интенсивной пластической деформации:
1 - пуансон верхний; 2 - верхняя часть контейнера; 3 - оправка; 4 - заготовка; 5 - соединительный элемент; 6 - нижняя часть контейнера; 7 - пуансон нижний; 8 - поясок; 9 - опорное кольцо верхнее; 10 - опорное кольцо нижнее
» « ч
Л » I •
Исследуемый способ, несмотря на условия пластического деформирования при схеме напряженного состояния всестороннего сжатия, требует небольших усилий деформирования благодаря технологическим параметрам (форме заготовки, степени и последовательности деформирования, конструкции устройств, числу переходов, виду применяемого оборудования). Таким образом, разработанный способ выдавливания является эффективным и дает возможность измельчения структуры более чем в 400 раз.
Библиографические ссылки
1. Валиев Р. З., Корзников А. В., Мулюков Р. Р. Структура и свойства металлических материалов с субмелкокристаллической структурой // ФММ. 1992. Т. 2. № 6.
2. Валиев Р. З., Александров И. В. Наноструктур-ные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией. М. : Лотос, 2000.
3. Процессы пластического структурообразования металлов / В. М. Сегал, В. И. Резников, В. И. Копылов и др. Минск : Наука и техника, 1994.
I. P. Popov, S. Yu. Kutomanov, K. A. Nikolenko
Samara State Aerospace University named after academician S. P. Korolev (National Research University), Russia, Samara
STRUCTURIZATION OF ALUMINIUM TRUMPET PREPARATIONS BY BIG PLASTIC DEFORMATIONS
The way of structurization of a trumpet semifinished item by big plastic deformations is developed. Experimental researches are lead. The sample of aluminium trumpet preparation with fine-grained crystal structure is received.
© Попов А. Н., Кутоманов С. Ю., Николаенко К. А., 2010
УДК 541.124.16+662.612
А. Н. Рыбакова, В. С. Жигалов
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
ТВЕРДОФАЗНЫЙ СИНТЕЗ ПЛЕНОК СИСТЕМЫ Со-Сг*
Проанализировано использование твердофазных реакций для синтеза пленок системы Со-Сг. Исследованы условия изготовления пленок в концентрационном диапазоне от 10 до 25 ат. %.
Развитие микроэлектроники связано с интенсивным внедрением в нее тонко пленочных элементов. Твердофазные реакции в системе реагентов приводят к образованию сплавов и соединений, по своим свойствам отличающихся от свойств исходных элементов. Это обстоятельство все в большей степени используется при разработке новых технологий синтеза материалов. Характер распространения реакционных волн обусловлен экзотермичностью реакций при химическом взаимодействии реагентов. Синтез материалов с использованием твердофазных реакций имеет неоспоримые преимущества перед обычными способами получения новых материалов, как то: высокая чистота продуктов синтеза, простота аппаратуры, малые энергозатраты и т. д.
В литературе приведены три основных типа твердофазных реакций:
- Т1 => Т2;
- Т1 + Т2 => Т3;
- Т1 + Т2 => Т3 + Т4.
Для целей твердофазного синтеза наиболее всего подходит второй тип реакций.
Твердофазный синтез (ТФС) в пленках проходит при низких температурах, что обусловлено высоким коэффициентом диффузии, которая на порядки выше диффузии в объемных материалах, при этом любая твердотельная реакция совершается в виде последова -тельности промежуточных фазовых состояний, энергетически мало отличающихся друг от друга, а реакционная зона локализована на поверхности раздела фаз реагентов и продуктов [1].
В данной работе изучена методика ТФС пленочного магнитного материала Со-Сг [2], которая заключалась в предварительном изготовлении двухслойных структур Со-Сг на монокристаллических (М^О) и стеклянных подложках и последующей серии отжигов при разных температурах, в результате которых происходили химические взаимодействия между слоями.
*Работа поддержана программой «Развитие научного потенциала высшей школы» (грант № 2.1.1/4399. 2009-2010 гг.).
