д.т.н., доцент, доцент кафедры естественнонаучных дисциплин имени профессора В.М. Финкеля
Dr. Sci. (Eng.), Assist. Prof. of the Chair of of Natural Sciences named after Professor V.M. Finkel
к.т.н., доцент кафедры естественнонаучных дисциплин имени профессора В.М. Финкеля
Cand. Sci. (Eng.), Assist. Prof. of the Chair of of Natural Sciences named after Professor V.M. Finkel
д.ф.-м.н., профессор, заведующий кафедрой естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля
Dr. Sci. (Phys.-Math.), Prof., Head of the Chair of Science named after V.M. Finkel’
Изучено формирование микро- и наноструктур в титановых сплавах, подвергнутых комбинированной обработке, которая включает воздействие гетерогенными плазменными потоками и последующую модификацию поверхностного слоя низкоэнергетическим сильноточным электронным пучком. Установлено, что основным механизмом образования структурно-фазовых состояний микро- и наноразмерного диапазонов при воздействии плазменных потоков, созданных электрическим взрывом проводников, является совместное проявление на границе раздела сред неустойчивостей Кельвина-Гельмгольца и Рэлея-Тейлора. Показано, что максимум скорости роста возмущений при ускорении второго слоя (g = 5∙109 м/с2) и поперечной скорости 0 м/с приходится на длину волны (λm) 6,76 мкм. Если значение скорости второго слоя u0 =10 м/с, то λm = 6,23 мкм, а при u0 = 50 м/с ‒ λm = 1,24 мкм. Механизмом образования микро- и наноструктур при последующей электронно-пучковой обработке является комбинированная термо-, испарительно-, концентрационно-капиллярная и термоэлектрическая неустойчивость. Показано, что, если не учитывать влияние градиента концентрации, термоэлектрических и испарительных эффектов, максимальное значение скорости роста будет наблюдаться при длине волны 113 мкм. Учет термоэлектрических явлений приводит к снижению значения λm до 48 мкм. Установлено, что при значении термоэлектрического коэффициента γ = 0,1 В/К максимум скорости роста наблюдается при λm = 0,3 мкм.
The formation of micro- and nanostructures in titanium alloys subjected to combined treatment, including exposure to heterogeneous plasma flows and subsequent modification of the surface layer by a low-energy high-current electron beam, was studied. It is established that the main mechanism for the formation of structural-phase states of the micro and nanoscale range under the influence of plasma flows created by an electric explosion of conductors is the joint manifestation of Kelvin-Helmholtz and Rayleigh-Taylor instabilities at the interface of the media. It is shown that the maximum growth rate of disturbances with acceleration of the second layer g = 5 ×109 m/s2 and a transverse velocity of 0 m/s falls on the wavelength λm = 6.76 µm. If the velocity value of the second layer is u0 = 10 m/s, then λm = 6.23 µm, and at u0 = 50 m/s ‒ λm = 1.24 μm. The mechanism of formation of micro- and nanostructures during subsequent electron beam processing is a combined thermo-evaporative, concentration-capillary and thermoelectric instability. It is shown that if the influence of the concentration gradient, thermoelectric and evaporative effects is not taken into account, the maximum value of the growth rate will be observed at a wavelength of 113 µm. Taking into account thermoelectric phenomenon leads to a decrease in the value of λm to 48 μm. It is established that at the value of the thermoelectric coefficient γ = 0.1 V/K, the maximum growth rate is observed at λm = 300 nm.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.