3.6 Исследование топографии поверхности отожжённых образцов
Рассмотрим влияние отжига на топографию поверхности исследуемых образцов, а также проследим за изменениями в зависимости от режимов облучения образцов.
Сравним снимки топографии поверхности отожжённых образцов с аналогичными для неотожжённых. В общем, после отжига поверхность сохранила свою структуру, наблюдаемое потемнение изображения происходит вследствие замещения титан- и вольфрамсодержащих фаз (Ti,W)C, WC на соответствующие им оксидные фазы Ti5O9, TiO2 и WO3. На поверхности, вдоль линий межзёренных границ обнаружены выделения второй фазы WC в виде отдельных зёрен.
а) б) в)
а) б) в)
ж)
Рисунок 3.6.1 — Снимки топографии поверхности отожжённых образцов (40, 60, 80 Дж/см2 по строкам, 100, 150, 200 мкс по столбцам соответственно) при 100 кратном увеличении
Как видно из рисунка 3.6.1 , при стократном увеличении для всех отожжённых образцов, кроме обработанного при энергии 80Дж/см2, наблюдаются широкие длинные трещины. Более тёмным участкам соответствуют зоны повышенной концентрации оксидов титана, более светлым – оксидов вольфрама. Поверхность образца Ez7 представляет собой чередование гладкой светлой части и крупных углублений с более тёмными оттенками, трещины менее широкие и имеют меньшую протяжённость, чем на других образцах. На образце Ez6 заметны многочисленные точечные светлые выделения.
а) б) в)
г) д) е)
ж)
Рисунок 3.6.1 — Снимки топографии поверхности отожжённых образцов (40, 60, 80 Дж/см2 по строкам, 100, 150, 200 мкс по столбцам соответственно) при 1000 кратном увеличении
При тысячекратном увеличении на рисунке 3.6.1 на всех образцах заметны многочисленные выделения второй фазы, имеющей светлый оттенок. Выделения расположены вдоль светлых межзёренных границ. Также на всех поверхностях присутствуют многочисленные поры, выделяющиеся чёрным цветом. При увеличении энергии обработки СЭП, количество выделений заметно сокращается. При увеличении длительности импульса СЭП количество светлых выделений сильно возрастает, межзёренная граница становится более ярко выраженной.
а) б) в)
г) д) е)
ж)
Рисунок 3.6.2 — Снимки топографии поверхности отожжённых образцов (40, 60, 80 Дж/см2 по строкам, 100, 150, 200 мкс по столбцам соответственно) при 5000 кратном увеличении
При 5-титысячекратном увеличении на рисунке 3.6.2 можно хорошо разглядеть выделения второй фазы на поверхности. Образовавшиеся зёрна имеют равноосную форму. При увеличении энергии обработки СЭП наблюдается уменьшение размеров выделившихся зёрен и их более равномерное распределение по поверхности образца
Выводы
1. Облучение сплава Т15К6 с покрытием Zr при различных плотностях поглощённой энергии и длительности импульса СЭП приводит при всех режимах обработки к появлению дополнительных фаз Ti5O9,W2C, Co3Ti. Отжиг при 8000С способствует формированию оксидных фаз WO3 TiO2 Co3O4 и частичному сохранению фаз WC, (Ti, W)C, а также к образованию карбидов CW3 и Co6W6C.
2. Обработка образца с помощью СЭП приводит к изменению топографии поверхности, которое выражается в формировании структуры, содержащей зёрна (Ti, W)C с межзёренными границами, заполненными фазой WC. Отжиг при 8000С приводит к образованию поверхностного оксидного слоя.
3. Анализ торцевой поверхности образца показал, что в результате облучения СЭП формируются зона полного проплавления, зона частичного проплавления и зона без структурных изменений. У образцов, отожжённых при температуре 8000С, наблюдается формирование области, обусловленной образованием оксидов.
Список использованной литературы:
1. Овчаренко В.Е., Псахье С.Г., Лапшин О.В., Колобова Е.Г. Модификация металлокерамического сплава электронно-импульсной обработкой его поверхности// Известия Томского политехнического университета. 2004. Т.307.№6 С. 75-80.
2. Шулов В.А., Пайкин А.Г., Теряев Д.А., Быценко О.А., Энгелько В.И., Ткаченко К.И. Влияние релаксационных процессов на эффективность обработки поверхностей деталей сильноточными импульсными электронными пучками//9-ая Международная конференция «Взаимодействие излучений с твёрдым телом» Секция 5. Структура и свойства покрытий. – 2011. С.391-393.
3. Солдатенко Е.А., Колубаева Ю.А. Влияние плотности энергии и длительности импульса сильноточного электронного пучка на внутреннюю структуру твёрдого сплава Т15К6//9-ая Международная конференция «Взаимодействие излучений с твёрдым телом» Секция 1. Процессы взаимодействий излучений и плазмы с твёрдым телом. – 2011. С. 83-85.
4. Квасницкий В.Ф., Квасницкий В.В., Черенда Н.Н., Русальский Д.П., Тересов А.Д. Влияние модифицирования поверхностей с применением концентрированных пучков энергии на формирование соединений в твёрдой фазе//9-ая Международная конференция «Взаимодействие излучений с твёрдым телом» Секция 3. Модификация свойств материалов. – 2011. С.228-231.
5. Импульсная электронно-лучевая технология и оборудование для поверхностной обработки материалов. http://www.sbras.nsc.ru/dvlp/rus/pdf/362.pdf
6. С. Г. Мелихов «Методы нанесения упрочняющих покрытий: методические указания к курсовому и дипломному проекту.» — Москва: Московский гос. ин-т Электроники и математики, 2004
7. В.П. Табаков, А.В. Циркин, М.Ю. Смирнов «Технологические методы нанесения износостойких покрытий» - Ульяновск: Ульяновский государственный технический университет, 2006
8. А.М Самойлов. Современные методы исследования и описания кристаллических структур: Методические указания.-Воронеж. ВГУ 1999г.
9. Морис Ф, Мени Л, Тиксье Р. Микроанализ и растровая электронная микроскопия:Металургия.-1990г
10. Курлов А.С, Структура и свойства карбидов вольфрама различной дисперсности.- Екатеринбург: Уральский государственный университет, 2007
11. И.А. Копылец, Е.Н. Зубарев, В.В. Кондратенко, К.А. Ананьев. «Структурно-фазовые превращения в многослойных периодических композициях W-B4C с периодом 2,5 нм при нагреве» ФИП, 2011, т. 9, № 2, vol. 9, No. 2 с. 182-187