Влияние облучения мощным ионным пучком на атмосферное окисление поликристаллического магния

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Проведены исследования влияния воздействия мощного ионного пучка в течение нескольких десятков наносекунд на атмосферное окисление поликристаллического магния. Обнаружено уменьшение количества оксидной фазы магния при возрастании плотности тока пучка, что, вероятно, связано с усилением процессов газодинамического разлета поверхности. Последующая выдержка необлученных и облученных мощным ионным пучком образцов при температуре 240°С на воздухе привела к замедлению роста оксидной фазы в облученных образцах. Наибольший эффект наблюдали в образцах, облученных пучком с плотностью тока 150 А/см2. Обсуждена роль химических процессов, механических напряжений и структурных изменений, протекающих в модифицированной пучком зоне и влияющих на процесс окисления. Наблюдаемые немонотонные зависимости отношений концентраций кислорода и углерода к магнию от времени нагрева образцов объяснены образованием не только оксида, но и, вероятно, гидроксида и карбоната магния. Показано, что на эффект повышения сопротивления окислению магния, облученного мощным ионным пучком, может также оказывать влияние повышение концентрации углерода при его внедрении в поверхностный слой материала.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Т. В. Панова

Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского

Автор, ответственный за переписку.
Email: panovatv@omsu.ru
Россия, Омск

В. С. Ковивчак

Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского

Email: panovatv@omsu.ru
Россия, Омск

Список литературы

  1. Jayasathyakawin S., Ravichandran M., Baskar N., Chairman C.A., Balasundaram R. // Materials Today: Proc. 2020. V. 27. P. 909. https://www.doi.org/10.1016/j.matpr.2020.01.255
  2. Chen J., Tan L., Yu X., Etim I.P., Ibrahim M., Yang K. // J. Mech. Behavior Biomed. Mater. 2018. V. 87. P. 68. https://www.doi.org/10.1016/j.jmbbm.2018.07.022
  3. Chen J., Xu Y., Kolawole S.K., Wang J., Su X., Tan L., Yang K. // Materials. 2022. V. 15. P. 5031. https://www.doi.org/10.3390/ma15145031
  4. Wei L., Gao Z. // RSC Adv. 2023. V. 13. Р. 8427. https://www.doi.org/10.1039/D2RA07829E
  5. Atrens A., Chen X., Shi Z. // Corros. Mater. Degrad. 2022. V. 3. P. 566. https://www.doi.org/10.3390/cmd3040031
  6. Галкин Н.Г., Ваванова С.В., Галкин К.Н., Баталов Р.И., Баязитов Р.М., Нуждин В.И. // Журнал технической физики. 2013. Т. 83. Вып. 1. С. 99.
  7. Nene S.S., Kashyap B.P., Prabhu N., Estrin Y., Al-Samman T. // J. Mater. Sci. 2015. V. 50. P. 3041. https://www.doi.org/10.1007/s10853-015-8846-y
  8. Лебедев В.А., Седых В.И. Металлургия магния. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2010. 174 с.
  9. Bahmani A., Arthanari S., Shin K.S. // J. Magnesium Alloys. 2020. V. 8. P. 134. https://www.doi.org/10.1016/j.jma.2019.12.001
  10. Козлов И.А., Каримова С.А. // Авиационные материалы и технологии. 2014. № 2. С. 15. https://www.doi.org/10.18577/2071-9140-2014-0-2-15-20
  11. Yao W., Wu L., Huang G., Jiang B., Atrens A., Pan F. // J. Mater. Sci. Technol. 2020. V. 52. P. 100. https://www.doi.org/10.1016/j.jmst.2020.02.055
  12. Синявский В.С. // Технология легких сплавов. 2011. № 2. С. 77.
  13. Liu C., Liang J., Zhou J., Wang L., Li Q. // Appl. Surf. Sci. 2015. V. 343. P. 133. https://www.doi.org/10.1016/j.apsusc.2015.03.067
  14. Yu B., Dai J., Ruan Q., Liu Z., Chu P.K. // Coatings. 2020. V. 10. P. 734. https://www.doi.org/10.3390/coatings10080734
  15. Liu Y.R., Zhang K.M., Zou J.X., Liu D.K., Zhang T.C. // J. Alloy. Compd. 2018. V. 741. P. 65. https://www.doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.12.227
  16. Kovivchak V.S., Nesov S.N., Panova T.V, Korusenko P.M. // Appl. Surf. Sci. 2024. V. 654. P. 159491. https://www.doi.org/10.1016/j.apsusc.2024.159491
  17. Panova T.V., Kovivchak V.S. // J. Surf. Invest.: X-ray, Synchrotron Neutron Tech. 2022. V. 16. № 2. P. 347. https://www.doi.org/10.1134/S102745102202032X
  18. SRIM & TRIM (2013) http://www.srim.org/
  19. Романов В.В.Коррозия магния. М.: Изд-во Акад. наук СССР, 1961. 68 с.
  20. Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками. Пер. с англ. / Ред. Поут Дж.М., Фоти Г. и др. М.: Машиностроение, 1987. 423 с.
  21. Грибков В.А., Григорьев В.И., Калин Б.А., Якушин В.Л. Перспективные радиационно-пучковые технологии обработки материалов. М.: Круглый год, 2001. 528 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Дифрактограмма образца магния до облучения (1) и после облучения одним импульсом мощного ионного пучка с плотностью тока 150 А/см2 (2).

Скачать (22KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Отношение интенсивности дифракционного отражения (200) MgO к (101) Mg при различном времени отжига образца на воздухе: для необлученного образца (1) и после облучения мощным ионным пучком с плотностью тока 50 (2), 100 (3) и 150 А/см2 (4).

Скачать (15KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Морфология поверхности необлученного (а) и облученных мощным ионным пучком с плотностью тока 50 (б), 100 (в) и 150 А/см2 (г) образцов магния после 12 ч отжига при температуре 240°С.

Скачать (128KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость отношения концентраций кислорода CO и магния CMg в образцах до (1) и после облучения мощным ионным пучком с плотностью тока 50 (2), 100 (3) и 150 А/см2 (4) от времени отжига.

Скачать (17KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость отношения концентраций углерода CC и магния CMg в образцах до (1) и после облучения мощным ионным пучком с плотностью тока 50 (2), 100 (3) и 150 А/см2 (4) от времени отжига.

Скачать (22KB)
Метаданные

© Институт физики твердого тела РАН, Российская академия наук, 2025