Проаналізовано відповідність процесів формування метастабільного структурного стану під час лазерної обробки та у випадку інших методів гартування з рідкого стану. Показано, що основним механізмом зміцнення оплавленої лазером зони є формування структури ультрадисперсного конгломерату фаз. Запропоновано математичну модель твердіння оплавленого лазерним променем поверхневого шару чистих металів і сплавів. Встановлено, що лазерна аморфізація менш імовірна, ніж аморфізація splat-методом. З'ясовано причини, які ускладнюють у випадку лазерного плавлення формування структури сплавів із максимальним ступенем метастабільності.

  Скачати повний текст

Досліджено процеси масопереносу та дифузії в системах Ta/Cu/Al, Fe/Pb/Fe, Pb/Fe у разі спільного осадження іонів та імплантації, а також впливу потужних іонних пучків. Структурно-фазові дослідження проведено з використанням просвічувальної електронної мікроскопії з дифракцією в системах Fe/Pb та Fe/Pb/Fe. Розглянуто процеси сегрегації іонів Al під час високоінтенсивної імплантації в alpha-Fe за допомогою мікропучка протонів. Виявлено, що результатом пружних взаємодій вакансій і вакансійних дефектів поблизу дислокацій є утворення гелікоїда з нерівномірним радіусом (внаслідок нерівномірного розподілу домішки за глибиною та на поверхні). Виявлено утворення алмазоподібного й аморфного вуглецю на поверхні монокристалів Fe-Cr-Ni-Mn (III) та (100) у процесі імплантації іонів W.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Розроблено та досліджено нові високоефективні лазерні процеси обробки матеріалів і металевих розплавів. Створено наплавлення на основі твердих розчинів, рідкометалічних емульсій і суспензій. Наведено способи одержання литих композиційних матеріалів за допомогою лазерного опромінення та створено пристрої для реалізації зазначених процесів. Проведено детальні теоретичні дослідження, математичне та фізичне моделювання явищ, що відбуваються під час взаємодії лазерного променя з твердими та рідкими металами та сплавами. Виявлено поведінку неметалічних включень у чавунах і сталях та їх роль у процесі формування стуктурно-фазового стану у зоні впливу лазерного випромінювання. Досліджено вплив комбінованого лазерно-плазмового джерела енергії на поверхню залізовуглецевих сплавів, механізми їх спільного впливу на формування мікрометалургійної ванни розплаву, кінцеву структуру та властивості сплаву. Теоретично досліджено взаємодію лазерного випромінювання з дисперсними частинками. Визначено принципи формування емульсійного та суспензійного розплавів за умов лазерного опромінення твердих матеріалів і порошкових сумішей. Сформульовано принципи одержання лазерних композиційних наплавлень емульсійних і суспензійних розплавів. Здійснено математичне моделювання й обгрунтовано процеси лазерної аморфізації сплаву, одержання та нанесення аморфно-мікрокристалічних покриттів. За результатами дослідження процесів лазерного опромінення поверхні металевих розплавів виявлено зміни структури і фазового складу обробленого алюмінієвого сплаву. Проведено теоретичні й експериментальні дослідження взаємодії газолазерного потоку з модельними та металевими рідинами за дії його на поверхню та за умов занурення. Змодельовано та вивчено процеси додання сипучих інгредієнтів (неметалевих і металевих частинок) на поверхню та всередину розплаву у газолазерному потоці.

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена вивченню питань формування приповерхневого шару систем "тонка плівка з тугоплавкого металу - товста залізна основа" внаслідок дії концентрованих потоків енергії (КПЕ), а також вивченню властивостей отриманих систем. Встановлено, що в результаті такої дії в приповерхневому шарі утворюється складна структура, що суттєво відрізняється від початкового стану. Наведені методики та результати чисельних розрахунків температурних полів та полів напруг, що виникають внаслідок дії КПЕ у системах Ta-Fe та Mo-Fe, а також результати дослідження будови, фізичних та механічних властивостей отриманих покриттів.

  Скачати повний текст

Розроблено наукові засади лазерно-плазмовоіонного зміцнення, досліджено теоретичні аспекти даного процесу. Обгрунтовано доцільність застосування розмірної лазерної обробки під час комбінованого зміцнення. Створено сумісну модель теплопровідності та термопружності у зоні дії лазерного випромінювання (ЛВ) для знаходження поля температур і температурних напружень. Визначено механізм руйнування матеріалу в паровій, рідкій (викиді рідкої фази) та твердій фазах (термопружного відколу). Здійснено їх експериментальну реалізацію та виявлено вплив технологічних параметрів (щільності теплового потоку, швидкості переміщення, часу дії) на ефективність нагріву, зміцнення або розмірну обробку. Розроблено теоретичні засади технологічного супроводу зміцнювальних технологій з використанням ЛВ. Доведено можливість підвищення згинальних міцністних характристик, мікротвердості та стійкості різальних інструментів за рахунок лазерно-плазмової-іонної обробки, а також використання ЛВ для нагріву деталей (з матеріалів, що підлягають інтенсивному окисненню у вакуумі), або моделювання дією ЛВ й електронним променем. Розроблено й апробовано комп'ютеризовану лазерну технологічну установку, показано її високу ефективність (прошивання 140 отворів за 6 хвилин), що забезпечує необхідну якість отворів. Нову установку впроваджено на ДП ХМЗ ФЕД.

  Скачати повний текст

Установлено закономірності формування структурно-концентраційних неоднорідностей та дифузійного масопереносу компонентів у тонкоплівковій системі Cr - Cu - Ni за термічної обробки імпульсно-періодичним лазерним опроміненням у широкому інтервалі значень енергії імпульсів, кількості діючих імпульсів та тривалості обробки. За такої обробки формуються неоднорідні структурно-концентраційні розподіли, термодинамічно нерівноважні, але кінетично стійкі стани. З'ясовано, що особливу роль у дифузійному масопереносі атомів міді та хрому за термічної обробки лазерним опроміненням тонкоплівкової системи Cr/Cu/Ni відіграє зовнішня поверхня шару нікеля, яка термодинамічно обумовлює направлений масоперенос в об'ємі тонкоплівкової системи і є стоковою для дифундуючих елементів - міді та хрому, за цього контролюючим фактором є утворення оксиду хрому на зовнішній поверхні шару нікелю. Відзначено, що наявність градієнтів концентрацій дифундуючих елементів протягом термічної обробки лазерним опроміненням зберігається (концентраційна однорідність в об'ємі тонкоплівкової системи не досягається). Показано значення застосування різних режимів термічної обробки лазерним опроміненням на формування структури поверхні тонкоплівкової системи Cr/Cu/Ni.

  Скачати повний текст

Розроблено метод побудови радіаційно-модифікованих фазових діаграм з урахуванням основних механізмів втрати фазової стабільності. Показано, що залежно від напрямку сегрегації домішки та типу опромінення існує чотири типи діаграм з різною топологією. Розраховано радіаційно-модифіковані фазові діаграми модельних сплавів Ni-Si, Ni-Al, Al-Zn і сплаву Zr-Nb. Розроблено новий числовий метод щодо моделювання кінетики зародження й еволюції ансамблю виділень нової фази. Досліджено еволюцію змішаної сукупності когерентних, напівкогерентних і некогерентних виділень. Вивчено вплив гетерофазних флуктуацій на кінетику диффузійно-лімітованого розпаду пересичених твердих розчинів за термічних умов і за опромінення. Проведено моделювання кінетики розпаду в сплавах з сильними гетерофазними флуктуаціями та показано, що гетерофазні флуктуації сповільнюють гомогенне зародження у сильно пересичених твердих розчинах. Досліджено вплив виділень інших фаз на ріст вакансійних пор у матеріалах, що опромінюються.

  Скачати повний текст