WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 39 |

«1 Под редакцией д.ф.-м.н. В.В.Светухина, д.ф.-м.н. В.Н.Голованова В сборнике представлены статьи сотрудников научно-исследовательского технологического института ...»

-- [ Страница 1 ] --

ВЕСТНИК НАУЧНОИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА

1

Под редакцией

д.ф.-м.н. В.В.Светухина,

д.ф.-м.н. В.Н.Голованова

В сборнике представлены статьи сотрудников научно-исследовательского

технологического института Ульяновского государственного университета. Тематика статей отражает основные направления деятельности иститтута: материалы атомной техники, электроника, оптика, экология, биология и медицина.

2

СОДЕРЖАНИЕ

1. Материалы атомной техники 2. Электроника 3. Оптика 4. Экология 5. Биология и медицина 3

1.МАТЕРИАЛЫ АТОМНОЙ ТЕХНИКИ

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРЕЦИПИТАЦИИ МЕДИ В АЛЬФА-ЖЕЛЕЗЕ

В ПРОЦЕССЕ ТЕРМИЧЕСКОГО ОТЖИГА

В.В. Светухин, П.Е. Львов, Н.С. Крестина Ульяновский государственный университет

ВВЕДЕНИЕ

Сплавы на основе соединения твердых растворов Fe-Cu являются перспективными материалами атомной энергетики. Одной из особенностей сплава на основе меди и железа является образование и рост преципитатов в процессе термического отжига.

Исследованию микроструктурных изменений в сплавах на основе таких твердых растворов в процессе термического отжига посвящен ряд работ [1-4]. В работах [1-4] исследовано образование преципитатов в сплавах незначительно отличающихся по своему составу и отожженных при температуре T=500oC.

В работах [1,2] сплав Fe-1.4at.%Cu был исследован по методу полевой ионной микроскопии. В результате эксперимента установлено, что образующиеся на ранних стадиях (~1часа) отжига преципитаты имеют состав около 45-50 ат.% и средний радиус порядка 1-2 нм. После отжига в течение 120ч. средний радиус преципитатов достигает 8нм, а состав соответствует практически чистой меди. Концентрация преципитатов во время облучения уменьшается, по крайней мере, после 1ч. отжига. Все это говорит о том, что в процессе отжига происходит коалесценция.

К тому же выводу приходят авторы работы [3], исследовавшие образование преципитатов в сплаве Fe-1.34at.%Cu путем измерения удельного сопротивления. Характерным является, что объемная доля (volume fraction), достигает своего равновесного значения в течение 1-2 часов отжига. Дальнейший отжиг приводит к увеличению среднего размера преципитатов без изменения объемной доли, что свидетельствует в пользу коалесценции как механизма структурных изменений в сплаве на поздних стадиях отжига. В отличие от работ [1,2] в работе [3] средний радиус преципитатов (определялся по рассеянию нейтронов - SANS) достигает значения 8 нм только после 312 часов отжига. Вопросы состава преципитатов в работе [3] не обсуждаются.

В работе [4] сплав Fe-1.4wt%Cu был исследован с помощью термоэлектрического эффекта (thermoelectric power) и по рассеянию рентгеновских лучей (SAXS – small angel X-ray scattering). Динамика изменения среднего размера сходна с результатами работы [3], однако результаты измерения объемной доли принципиально отличаются от [1-3]. В работе [3] объемная доля медленно изменяется в течение продолжительного отжига (вплоть до 250-300 часов). Вопрос изменения состава преципитатов от времени отжига авторами [4] не обсуждается. Таким образом, результаты работы [4] указывают на диффузионный механизм микроструктурных изменения, что противоречат экспериментальным данным работ [1-3].

В настоящей работе ставится задача построения модели образования и роста преципитатов в сплаве на основе меди и железа в процессе термического отжига. Для анализа процесса преципитации меди в альфа-железе за основу возьмем экспериментальные данные, опубликованные в работах [1,2], т.к. здесь содержатся наиболее подробные экспериментальные данные о микроструктурных изменениях: динамика среднего размера, концентрации и состава преципитатов.

МОДЕЛЬ ОБРАЗОВАНИЯ ПРЕЦИПИТАТОВ В БИНАРНОМ

СПЛАВЕ Fe-Cu Рассмотрим систему Fe-Cu, находящуюся при постоянной температуре T. Пусть в процессе термического отжига образуются сферические преципитаты, которые в общем случае состоят из x атомов меди и y атомов железа. Для сферических преципитатов справедливым является соотношение 3 1/ r 3v x+ y=, a= (1), a где v0 - объем элементарной ячейки, z - количество атомов в элементарной ячейке.

Скорость изменения числа частиц меди в преципитате, при условии реализации диффузионного механизма роста может быть записано с помощью известного соотношения Смолуховского:

= 4 RDCu ( X Cu X Cu (r ) ).

dx e (2) dt e где X Cu - концентрация меди в матрице альфа-железа, X Cu (r ) - равновесная концентрация меди в альфа-железе над искривленной поверхностью преципитата, DCu - коэффициент диффузии меди в альфа-железе.

Будем полагать, что количество железа в преци- 0. ' X Cu, отн.ед.

питате определяется квази- 0. равновесными условиями транспорта атомов матрицы 0. через границу преципитата 0. справедливо, если диффуРис.1 Зависимость состава преципитатов от зия железа внутрь преципитата происходи очень быстро по сравнению с присоединением атомов меди.

В работах [1,2] содержатся экспериментальные данные о зависимости состава сплава и размера преципитатов от времени отжига. Это дает возможность получить зависимость состава преципитата от его размера (рис. 1). Полагая, что преципитаты наименьшего размера (зародыши критического размера) на 45% состоят из меди, тогда экспериментальная зависимость концентрации от размера может быть достаточно хорошо (рис.1) аппроксимирована экспоненциальной функцией (рис.1):

Предположим, что в процессе отжига образуются зародыши размера r0, при этом скорость изменения концентрации зародышей:

где введены: параметр генерации G, определяющий скорость зарождения и распада зародышей размера r0 ; k (r ) и g (r ) - кинетические коэффициенты, описывающие вероятность перехода кластера от размера r к r + r.

В работе [1] сделана оценка критического размера путем анализа свободной энергии Гиббса твердого раствора Fe-Cu, это значение оказывается равным r0 = 0,33 (т.е. преципитат занимает объем в пределах 1- координационных сфер).

Скорость изменения концентрации преципитатов, характеризуемых переменной r, может быть определена с помощью кинетического уравнения:

где введена концентрация X (r, t ) преципитатов, характеризуемых параметром r в момент времени t.

Уравнения (4) и (5) следует решать совместно с законом сохранения числа частиц в системе:

РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРЕЦИПИТАЦИИ МЕДИ В

Проведем моделирование процесса преципитации в сплаве Feat%Cu в соответствии с уравнениями (3-6). Результаты расчета изменения среднего размера и концентрации преципитатов при температуре 500С приведены на рис. 2. Как видно из рисунков результаты расчетов достаточно хорошо согласуются с экспериментом.

Рис.2 Зависимость среднего размера (а) и концентрации преципитатов (б) в зависимости от времени отжига в сплаве Fe-1.4at%Cu при температуре T=500C. Точки – эксперимент [1,2], сплошная линия – расчет.

Таблица 1 Зависимость коэффициента диффузии и коэффициента генерации зародышей от температуры.

На рис. 3 приведены результаты расчета динамики изменения среднего размера преципитатов в зависимости от времени отжига при температурах 600C и 700C. При моделировании были определены коэффициент диффузии DCu и коэффициент генерации зародышей G для трех температур (табл.1), которые хорошо описываются линейной зависимостью в координатах Аррениуса.

Рассчитанные значения коэффициента диффузии для температуры 700С достаточно близко к термическому значению коэффициента диффузии (рис.4). Вместе с тем при температурах 500С и 600С расчетные значения существенно отличаются от значений полученных интерполяцией экспериментальных высокотемпературных зависимостей [6] и коррелирует с данными других авторов, полученных по результатам моделирования (Cristen, Barbu). В качестве объяснения расчетных значений может быть выдвинуто предположение о том, что повышенное значение коэффициента диффузии связано с образованием комплексов атомов меди и вакансий, коэффициент диффузии, которых должен быть заметно выше (при условии реализации вакансионного механизма диффузии меди).

Рис. 3 Результаты расчета среднего размера преципитатов в сплаве Feat% сложившейся в результате термического отжига при различных температурах: а – 600С и б – 700С. Точки – эксперимент [3], сплошная линия - расчета.

С помощью разработанной модели был проведен расчет динамики упрочнения в сплаве в зависимости от времени отжига в рамках модели Орована: ~ R N p. Полагая, что для микротвердости справедливо соотношение ~ HV для кластеров, характеризуемых размером r 0.8nm. Как видно из рис.5 теоретическая зависимость удовлетворительно описывает экспериментальные данные.

Рис. 4 Сопоставление расчетных значе- Рис.5 Зависимость изменения микротверний коэффициента диффузии с данными дости по Виккерсу в зависимости от вредругих авторов [5]. Сплошная линия – мени отжига. Точки –эксперимент [3], результаты расчета, проведенного в сплошная линия - расчет.

данной работе.

Таким образом, в рамках данного исследования разработана модель, которая позволяет получать исчерпывающую информацию о характере роста частиц второй фазы в сплавах на основе меди и железа.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 08-08-91350ННФ-а

ЛИТЕРАТУРА

1. S.R. Goodman, S.S. Brenner, J.R. Low jr An FIM-Atom probe study of precipitation of copper from iron-1.4at.pct copper. Part I: field ion microscopy //Metallurgical transactions, v.4, 1973, pp. 2363- 2. S.R. Goodman, S.S. Brenner, J.R. Low jr An FIM-Atom probe study of precipitation of copper from iron-1.4at.pct copper. Part II: atom probe analyses //Metallurgical transactions, v.4, 1973, pp. 2371- 3. A.Barbu, M.H. Mathon, F. Maury, J.F. Belliard, B.Beuneu, C.H de Novion A comparison of the effect of electron irradiation and thermal aging on the hardness of FeCu binary alloys // Journal of nuclear materials, v.257, 1998, pp206M. Perez, F. Perrard, V. Massardier, X. Kleber, A. Deschamps, H. de Monestrol, P. Pareige and G. Covarel Low-temperature solubility of copper in iron:

experimental study using thermoelectric power, small angle x-ray scattering and tomographic atom probe // Philosophical magazine, vol. 85, no. 20, 11 july 2005, 2197– 5. Frdric Soisson and Chu-Chun Fu // Physical Review B 76, 214102,

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ РАДИАЦИОННОСТИМУЛИРОВАННОГО ЭЛЕМЕНТА ПИТАНИЯ НА ОСНОВЕ БЕТАИСТОЧНИКА Ni-

Ю.С.Нагорнов, Е.С. Пчелинцева, В.М.Радченко, Б.М. Костишко, В.В. Светухин, В.Д. Рисованый В работе проведено исследование бетавольтаического эффекта на структурах с p-n переходом с использованием бета-источника никель-63.

Представлена модель радиационно-стимулированного источника энергии и проведены на ее основе численные расчеты. Результаты расчетов позволяют определить наиболее эффективную структуру p-n перехода для создания радиационно-стимулированного элемента электрического питания.

ВВЕДЕНИЕ

Для интеграции полупроводниковых диодов и лазеров в микроэлектромеханические системы и микросхемы необходимы миниатюрные источники электрического питания, работающие достаточно продолжительное время с возможностью миниатюризации. Преимуществами энергетических источников на основе радиоизотопов являются большой срок работы (свыше 10 лет в зависимости от изотопа), низкий вес, небольшой размер, широкий температурный диапазон и высокая надежность. Именно поэтому создание радиационно-стимулированных источников энергии и, в частности, исследование бетавольтаического эффекта представляется актуальной задачей [1-4].



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 39 |
 


Похожие работы:

«На чём ты медитируешь, Подруга светлых дней? Какую мантру дашь душе Измученной моей? БГ. Часть первая. Цветок мира Четыре года назад наша машина летела по залитому солнцем немецкому автобану. Дети спали на заднем сиденье. Муж сказал мрачно: — Ладно, я там с детьми погуляю, а ты заседай. — Мог бы и не ездить, — огрызнулась я, — Кто тебя заставлял? — Ты что, всерьз думаешь, что я отпущу тебя одну с грудным ребнком к чрту на кулички? Помолчав, он добавил. — Ты хоть расскажи мне, что это за Роза...»

«Странные сны, которые невозможно понять, но так хочется. Странные желания, которые невозможно объяснить и погасить в себе Странные стечения обстоятельств, смена персонажей на сцене жизни. Может судьба? Определенно голос судьбы звучит соло. Как никогда женщина близка к тайнам мироздания, как никогда могущественна и светла, ведь внутри живет солнышко. Татьяна Андреева, психолог, ясновидящая, целитель, мама 2 Оглавление Как правильно читать эту книгу и чем уж она такая особенная Как родилась эта...»

«Книга профессора тибетской и народной медицины, академика В. Ф. Востокова является программой для каждого человека по продлению жизни, здоровью и красоте. Она учит человека добру и дает древние знания, которые автор получил в процессе обучения в тибетских монастырях. Каждый человек может жить долго и не болеть, так как минимальная продолжительность жизни составляет 154 года. В книге автор излагает древние знания планеты Земля, методики по тибетской, народной, персидской, шаманской медицине,...»

«ХРАНИТЕ В СЕРДЦЕ ВОСПОМИНАНИЯ О КОНФЕРЕНЦИЯХ! Уважаемые ТОП-Лидеры Орифлэйм и гости! Чтобы почаще вспоминать приятные моменты и передавать своим структурам деловые аспекты конференциях мы подготовили для вас фото- и Мы очень рады приветствовать вас в самых знаковых городах Латинской Америки: прекрасном Буэнос-Айресе и зажигательном Рио-де-Жанейро видео-материалы. Эти материалы доступны для просмотра в интернете – городах, завораживающих и притягивающих туристов на протяжении на страничке,...»

«НУРБЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ ГУЛИА УДИВИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИКА В ПОИСКАХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ КАПСУЛЫ ОТ РЕДАКЦИИ Проблеме создания совершенного накопителя энергии, образно названного автором энергетической капсулой, посвящены сотни научных трудов и десятки книг Нурбея Гулиа – ученого, чьи работы получили признание как в России, так и за рубежом. Энергетика всегда была и остается приоритетным направлением науки и техники, а накопители энергии – важным и перспективным разделом энергетики. Эффективное накопление...»

«В. М. Геец СПЕЦИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ НАЛИВНЫХ СУДОВ Курс лекций Рекомендовано научно-методическим советом Морского государственного университета в качестве учебного пособия для курсантов (студентов) специальности 180405 Судовые энергетические установки Владивосток 2012 УДК 621.181.629.12 Геец, В. М. Специальные системы наливных судов. Курс лекций [Текст] : учеб. пособие / В. М. Геец. – Владивосток : Мор. гос. ун-т, 2012. – 185 с. Данный курс лекций предназначен для изучения дисциплины с одноименным...»

«ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ Том 2 Электротехника Справочное издание Екатеринбург 2011 Я.М. Щелоков ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ Том 2 Электротехника Справочное издание Екатеринбург 2011 УДК 536 ББК 31.32 Щ 46 Рецензент В.Г. Лисиенко, заведующий кафедрой Автоматика и управление в технических системах УрФУ, заслуженный деятель науки и техники РФ, лауреат премии Правительства РФ, доктор технических наук, профессор Я.М. Щелоков Энергетическое обследование: справочное издание: В 2-х томах. Том 2....»

«КАТАЛОГ МОДУЛЬНЫХ ДИСЦИПЛИН На 2012-2013 учебный год Под редакцией академика Т.Есполова І часть Алматы 2012 г. 1 Каталог модульных дисциплин одобрен решением учебно-методического Совета КазНАУ (протокол № 5, от 2 марта 2012г.) и ученым Советом КазНАУ (протокол № 8, от 27 марта 2012 г. ) 316 стр. Каталог включает дисциплины обязательного компонента ГОСО и дисциплины по выбору 42 специальностей бакалавриата по направлениям подготовки: сельскохозяйственные науки, услуги, ветеринария, экономика и...»

«ПУТЬ К ИСТИНЕ (Азы Сокровенных Знаний) КНИГА III Из Глубины Веков 2 Прошло ещё две недели. Собираясь на очередную встречу с Ярославом для просмотра фильма Вера и обсуждения вопросов, поднимаемых Сергеем Стрижаком в проекте Игры Богов, а я даже сказал бы в киноэпопее Игры Богов, я вспомнил последний разговор со своим однокурсником, а теперь и соседом Сергеем. Помня, как шокировали его сведения, полученные на предыдущей встрече Путь к Истине, было бы интересно узнать, как он в последующем...»

«Make the most of your energy SM ™ Содержание I. Краткий обзор 3 II. Мушкеты, луки и генеральные директора Какой будет следующая глобальная революционная сила? Достижение предела: это уже произошло? III. Почему дестабилизирующее изменение так трудно увидеть? IV. Анализ воздействия экологических проблем на бизнес Если на это обращают внимание банки, нам следует поступать так же Построение бизнес-модели вокруг эмоционального вопроса V. Инвестируем в экологичность: оттенки зеленого Уровень 1:...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.