Металлофизика и новейшие технологии, 2015, № 08

Влияние дислокационных петель на осевую теневую картину

2017-01-20T01:02:23Z

Влияние дислокационных петель на осевую теневую картину Иванов, М.А.; Квашнина, Л.Б.; Наумук, А.Ю. В рамках классической теории рассеяния исследуется осевая теневая картина в кристалле, содержащем призматические и скользящие дислокационные петли. Рассматривается случай, когда характерный размер корреляции искажений в кристалле значительно больше, чем расстояние, на котором формируется теневая картина. Величина минимального выхода для частиц, рассеянных искажённой цепочкой атомов, оказывается пропорциональной концентрации дефектов и является функцией углов, определяющих ориентацию направления наблюдения теневой картины относительно как нормали к плоскости дислокационной петли, так и вектора Бюргерса. При этом соответствующие угловые зависимости для призматических и скользящих петель существенно различаются между собой, что позволяет использовать теневой эффект для диагностики дислокационных петель в кристаллах.; У межах класичної теорії розсіяння досліджується вісна тіньова картина у кристалі, що містить призматичні та ковзні дислокацiйнi петлі. Розглядається випадок, коли характерний розмір кореляції спотворень у кристалі виявляється значно більшим за віддаль, на якій формується тіньова картина. Величина мінімального виходу для частинок, розсіяних спотвореним ланцюгом атомів, виявляється пропорційною концентрації дефектів і є функцією кутів, що визначають орієнтацію напрямку спостереження тіньової картини відносно як нормалі до площини дислокаційної петлі, так і Бюрґерсового вектора. До того ж відповідні кутові залежності для призматичних і ковзних петель істотно відрізняються між собою, що уможливлює використовувати тіньовий ефект для діягностики дислокаційних петель у кристалах.; The axial shadow pattern in a crystal containing prismatic and sliding dislocation loops is investigated within the scope of the classical scattering theory. The case, when the characteristic size of distortions’ correlation in a crystal is much more than distance of shadow-picture formation, is considered. The value of a minimal output of the particles, which are scattered by the distorted chain of atoms at not too large deformations, is proportional to the concentration of defects. In addition, it is a function of the angles determining an orientation of direction of a shadow-picture observation relative to a normal to the plane of dislocation loop as well as to a Burgers vector. Therefore, angular dependences for prismatic and sliding loops differ from each other substantially. That allows using a shadow effect for diagnostics of dislocation loops in crystals.

Quantum-Mechanical Model of Interconsistent Amplitude and Dispersion Influences of Structure Imperfections on the Multiple Scattering Pattern for Mapping and Characterization of Strains and Defects in Ion-Implanted Garnet Films

2017-01-20T01:02:22Z

Quantum-Mechanical Model of Interconsistent Amplitude and Dispersion Influences of Structure Imperfections on the Multiple Scattering Pattern for Mapping and Characterization of Strains and Defects in Ion-Implanted Garnet Films Molodkin, V.B.; Olikhovskii, S.I.; Skakunova, E.S.; Len, E.G.; Kislovskii, E.N.; Reshetnyk, O.V.; Vladimirova, T.P.; Lizunov, V.V.; Skapa, L.N.; Lizunova, S.V.; Fuzik, E.V.; Tolmachev, N.G.; Ostafiychuk, B.K.; Pylypiv, V.M.; Garpul’, O.Z. Numerical simulation of the reciprocal-space maps for ion-implanted single-crystal yttrium—iron garnet films on gadolinium—gallium garnet substrates is carried out and based on the theoretical model of the triple-axes dynamical diffractometry of multilayer crystalline systems with inhomogeneous strain distributions and randomly distributed defects. In this model, the amplitude and dispersion mechanisms of influence of the structure imperfections on diffraction or refraction, absorption and extinction of radiation, respectively, for the coherent and diffuse scattering intensities are interconsistently taken into account for all the layers of the system, using derived recurrent relations between the coherent-scattering amplitudes. The presence of growth defects in both the film and the substrate as well as radiation defects created in subsurface layer of nanometre-scale thickness after 90 keV F⁺ ion implantation are taken into account in the proposed model of the multilayer systems. Using this model, the rocking curves measured from as-grown and ion-implanted samples are also treated for determination of realistic strain-profile parameters and structural-defect characteristics in both implanted films and substrates with the aim of numerical reconstruction of the diffraction patterns from multilayer imperfect single-crystal systems.; Чисельне моделювання карт оберненого простору для йонно-імплантованих монокристалічних залізо-ітрійових плівок ферит-ґранатів на підложжях з ґадоліній-ґалійового ґранату здійснено на основі теоретичного моделю тривісної динамічної дифрактометрії для багатошарових кристалічних систем із неоднорідними розподілами деформації та випадково розподіленими дефектами. В цьому моделі амплітудний і дисперсійний механізми впливу недосконалостей структури відповідно на дифракцію чи на заломлення, поглинання й екстинкцію випромінення в інтенсивності когерентного та дифузного розсіяння взаємоузгоджено враховувалися для всіх шарів системи за допомогою одержаних рекурентних співвідношень між амплітудами когерентного розсіяння. В запропонованому моделі багатошарових систем враховано наявність ростових дефектів, як у плівці, так і в підложжі, а також радіяційних дефектів у приповерхневому шарі нанометрової товщини, утворених після імплантації йонів F⁺ з енергією у 90 кеВ. З використанням зазначеного моделю також оброблялися криві хитання вихідного та йонно-імплантованого зразків для визначення реалістичних параметрів профілів деформації та структурних характеристик дефектів у підложжях та імплантованих плівках з метою чисельної реконструкції картин динамічної дифракції від монокристалічних багатошарових зразків.; Численное моделирование карт обратного пространства для ионно-имплантированных монокристаллических железо-иттриевых плёнок феррит-гранатов на подложках из гадолиний-галлиевого граната осуществлено на основе теоретической модели трёхосной динамической дифрактометрии для многослойных кристаллических систем с неоднородными распределениями деформации и случайно распределёнными дефектами. В этой модели амплитудный и дисперсионный механизмы влияния несовершенств структуры соответственно на дифракцию или на преломление, поглощение и экстинкцию излучений в интенсивности когерентного и диффузного рассеяния взаимосогласованно учитывались для всех слоёв системы с помощью полученных рекуррентных соотношений между амплитудами когерентного рассеяния. В предлагаемой модели многослойных систем учтено наличие ростовых дефектов, как в плёнке, так и в подложке, а также радиационных дефектов в приповерхностном слое нанометровой толщины, образованных после имплантации ионов F⁺ с энергией 90 кэВ. С использованием упомянутой модели также обрабатывались кривые качания исходного и ионно-имплантированного образцов для реалистичного определения параметров профилей деформации и структурных характеристик дефектов в подложках и имплантированных плёнках с целью численной реконструкции картин динамической дифракции от монокристаллических многослойных образцов.

Выбор модели реконструкции температурного поля для ультразвукового неразрушающего контроля замкнутой конструкции с односторонним доступом в нестационарных тепловых условиях

2017-01-20T01:02:21Z

Выбор модели реконструкции температурного поля для ультразвукового неразрушающего контроля замкнутой конструкции с односторонним доступом в нестационарных тепловых условиях Михайловский, В.А.; Дордиенко, Н.А.; Запорожец, О.И. Выполнен количественный анализ теоретических моделей полубесконечной пластины (ПБП) и пластины конечной толщины (ПКТ) для применения при ультразвуковом неразрушающем контроле (УЗНК) температурного поля T(x,t) в стенке замкнутой конструкции с односторонним доступом в нестационарных тепловых условиях. Теоретические расчёты T(x,t) сравниваются с соответствующими экспериментальными данными, полученными на массивных образцах из корпусной стали 15Х2МФА реактора ВВЭР-440, которые были подвергнуты импульсному тепловому нагружению (ИТН). Установлено, что модель ПБП эффективна для УЗНК поверхностных внутренних слоёв стенки конструкции (глубина x≤ 20—25 мм) и малых времён контроля после ИТН (t< 10—20 c), а модель ПКТ может быть использована для значительно более длительного времени (t = 0—500c). Показано, что оптимальным является применение при УЗНК T(x,t) обеих моделей одновременно.; Виконано кількісну аналізу теоретичних моделів напівнескінченної платівки (ННП) та платівки скінченної товщини (ПСТ) для застосування при ультразвуковому неруйнівному контролі (УЗНК) температурного поля T(x,t) у стінці замкненої конструкції з однобічним приступом у нестаціонарних теплових умовах. Теоретичні розрахунки T(x,t) порівнюються з відповідними експериментальними даними, одержаними на масивних зразках з корпусної сталі 15Х2МФА реактора ВВЕР-440, яких було піддано імпульсному тепловому навантаженню (ІТН). Встановлено, що модель ННП є ефективним для УЗНК поверхневих внутрішніх шарів стінки конструкції (глибина x≤ 20—25 мм) і малих часів контролю після ІТН (t< 10—20 c), а модель ПКТ може бути використаний для значно більш тривалого часу (t = 0—500 c). Показано, що оптимальним є застосування при УЗНК T(x,t) обох моделів одночасно.; A quantitative analysis of the theoretical models of the semi-infinite plate (SIP) and the finite-thickness plate (FTP) for usage during ultrasonic nondestructive testing (UNDT) of the temperature field, T(x,t), in the wall of a closed construction with one-side access under the non-stationary thermal conditions is performed. The theoretical calculations of T(x,t) are compared with the corresponding experimental data obtained on bulky specimens of hull steel 15Cr2MFA of the WWER-440 reactor, which are subjected to pulsed thermal loading (PTL). As found, the SIP model is effective for UNDT of the inner layers of the wall surface of the construction (with depth h≤ 20—25 mm) and small times of control after the PTL (t< 10—20 s), but the FTP model can be used for significantly more long-term control (t = 0—500 s). As shown, the most optimal for UNDT is using the T(x,t) of both models simultaneously.

The Wear Treatment by Nd:YAG Laser on Ti—6Al—4V Alloy: Effect of the Spot Size on Laser Beam and Seam Morphology

2017-01-20T01:02:20Z

The Wear Treatment by Nd:YAG Laser on Ti—6Al—4V Alloy: Effect of the Spot Size on Laser Beam and Seam Morphology Gursel, A. Due to the excellent corrosion resistance, high strength to weight ratio and high operating temperature, titanium and titanium alloys lead to successful application in various fields including the medical and aerospace industries. Among the reliable treatments techniques, laser weld can provide a significant benefit for the titanium alloys because of its precision, rapid processing capability and controlling the parameters with their effects. The Nd:YAG laser parameters, such as spot size and shape, pulse energy and duration, travel speed, peak power and frequency of repetition, influence directly or synergistically the quality of pulsed seam welds and their morphology. In this study, 1.5 mm thick titanium Ti6Al4V alloy sheet surfaces are treated by SigmaLaser®300 type Nd:YAG pulsed laser. The influence of spot size on seam morphology and effects to the surface are investigated. The seam and surface quality is characterized in terms of weld morphology and microhardness.; Завдяки відмінній корозійній стійкості, високому відношенню міцности до ваги та високій робочій температурі титан і титанові стопи знаходять успішне застосування в різних галузях, включаючи медичну й аерокосмічну промисловості. Серед надійних методик оброблення лазерне зварювання може забезпечити істотну перевагу для титанових стопів через його точність, можливість швидкого оброблення та контроль параметрів. Параметри Nd:YAG-лазера, такі як діяметер та форма зварної плями, енергія та тривалість імпульсу, швидкість подавання, пікова потужність і частота повторення, безпосередньо або синергетично впливають на якість швів імпульсного зварювання та їх морфологію. В цьому дослідженні поверхня листа титанового стопу Ti6Al4V завтовшки у 1,5 мм оброблювалась імпульсним Nd:YAG-лазером типу SigmaLaser®300. Досліджено вплив діяметра зварної плями на морфологію шва та впливи на поверхню. Якість шва і поверхні описано в термінах морфології зварного шва та мікротвердости.; Благодаря отличной коррозионной стойкости, высокому отношению прочности к весу и высокой рабочей температуре титан и титановые сплавы находят успешное применение в различных областях, включая медицинскую и аэрокосмическую промышленности. Среди надёжных методик обработки лазерная сварка может обеспечить существенное преимущество для титановых сплавов из-за её точности, возможности быстрой обработки и контроля параметров. Параметры Nd:YAG-лазера, такие как диаметр и форма сварного пятна, энергия и длительность импульса, скорость подачи, пиковая мощность и частота повторения, непосредственно или синергетически влияют на качество швов импульсной сварки и их морфологию. В данном исследовании поверхность листа титанового сплава Ti6Al4V толщиной 1,5 мм обрабатывалась импульсным Nd:YAG-лазером типа SigmaLaser®300. Были исследованы влияние диаметра сварного пятна на морфологию шва и воздействия на поверхность. Качество шва и поверхности описаны в терминах морфологии сварного шва и микротвёрдости.