3.5 Анализ морфологии поверхности поперечного сечения отожжённых образцов

Рассмотрим торцевые шлифы модифицированных образцов после отжига. На снимках отчётливо видно, что в процессе отжига во всех образцах образовалось два слоя: окисленный слой и слой без изменения фазового состава. Также в процессе шлифовки окисленный слой отделился от подложки, что видно по большому зазору между ними, это справедливо для всех образцов, кроме обработанного при режиме 80 Дж/см²  200 мкс. Отдельно следует отметить, что после отжига на необработанных поверхностях образовался оксидный слой, который впоследствии самопроизвольно отделился от образца без каких-либо существенных внешних воздействий, в отличие от обработанной поверхности. На рисунке 3.5.1 представлен снимок поверхности образца со сколом, который позволяет рассмотреть оксидный слой на необработанной поверхности. Средняя толщина образовавшегося оксидного слоя 610 мкм.

Рисунок 3.5.1— Оксидный слой на необработанной поверхности

В оксидном слое можно выделить две зоны: окисленная модифицированная зона и окисленная зона сплава Т15К6, по структуре не отличающаяся от оксидного слоя необработанной поверхности. В таблицах 3.5.1 и 3.5.2 представлены зависимости полной толщины оксидного слоя толщины модифицированного окисленного слоя от режимов облучения СЭП.

Таблица 3.5.1 Зависимость средней толщины оксидного слоя от режимов облучения СЭП

ППЭ/Время импульса	100 мкс	150 мкс	200 мкс
40 Дж/см2	530 мкм	530 мкм	560 мкм
60 Дж/см2	590 мкм	580 мкм	580 мкм
80 Дж/см2	---	---	510 мкм

Таблица 3.5.2 Зависимость средней толщины модифицированного оксидного слоя от режимов облучения СЭП

ППЭ/Время импульса	100 мкс	150 мкс	200 мкс
40 Дж/см2	34 мкм	31 мкм	31 мкм
60 Дж/см2	34 мкм	44 мкм	30 мкм
80 Дж/см2	---	---	24 мкм

Рассмотрим изменения глубины окисления образцов в зависимости от режима обработки более подробно.

З афиксируем плотность энергии поверхностной обработки 40 Дж/см² и проследим изменения в зависимости от длины импульса.

Рисунок 3.5.2 — Зависимость глубины окисления образцов от длины импульса СЭП при энергии обработки 40 Дж/см²

Зафиксируем плотность энергии поверхностной обработки 60 Дж/см² и проследим изменения в зависимости от длины импульса.

Рисунок 3.5.3 — Зависимость глубины окисления образцов от длины импульса СЭП при энергии обработки 60 Дж/см²

Зафиксируем длительность импульса СЭП 100 мкс и проследим изменения в зависимости от энергии облучения.

Рисунок 3.5.4 — Зависимость глубины окисления образцов от энергии облучения СЭП при длительности импульса 100 мкс

Зафиксируем длительность импульса СЭП 150 мкс и проследим изменения в зависимости от энергии облучения.

Рисунок 3.5.5 — Зависимость глубины окисления образцов от энергии облучения СЭП при длительности импульса 150 мкс

Зафиксируем длительность импульса СЭП 200 мкс и проследим изменения в зависимости от энергии облучения.

Рисунок 3.5.6 — Зависимость глубины окисления образцов от энергии облучения СЭП при длительности импульса 200 мкс

Как видно на рисунках 3.5.2 - 3.5.6 , никакой зависимости степени окисления образцов от режимов облучения не наблюдается. Отдельно стоит отметить, что обработанная поверхность окислилась на меньшую глубину, чем необработанная, наилучший результат (510 мкм оксидного слоя) показал образец, обработанный при энергии 80 Дж/см² и длительности импульса СЭП 200 мкс.

а)

в)

г)

Рисунок 3.5.7—торцевые шлифы отожжённых образцов обработанных при 40:100 (а), 60:150(б), 60:200(в) и 80:200(г) Дж/см2:мкс увеличение 200х

На рисунке 3.5.7 хорошо видны оксидные слои для отдельных образцов, стоит обратить внимание на широкие трещины, отделяющие оксидный слой от подложки. На снимке образца Ez2 виден модифицированный слой, неравномерно перераспределённый по поверхности после отжига. На снимке образца Ez7 заметно, что оксидный слой не отделился от подложки в отличие от остальных образцов, хотя просматривается трещина на границе раздела.

б)

а)

Рисунок 3.5.8—торцевые шлифы отожжённых образцов Ez1(а), Ez2(а), Ez3(б) и Ez4(б) (40:100, 40:150, 40:200 и 60:100 Дж/см2:мкс соответственно) увеличение 37х, 34х

а) б) в)

г) д) е)

ж)

Рисунок 3.5.9 — Снимки торцевых шлифов отожжённых образцов (40, 60, 80 Дж/см2 по строкам, 100, 150, 200 мкс по столбцам соответственно) при различных увеличениях 5000х, 5000х, 2000х, 2000х, 1000х, 3000х и 3000х

На рисунке 3.5.9 отчётливо видны зёрна вольфрамсодержащих WO₃ (более светлый тон) и титансодержащих оксидных фаз Ti₅O₉ и TiO₂ (имеют серый цвет). В приповерхностных трещинах просматриваются зёрна WC. В глубине оксидного слоя зёрна приобрели вытянутую форму, ориентированы поперёк поверхности образца. Структура модифицированного слоя повторяет структуру проплавленного слоя до отжига, с трещинами, содержащими выделения фазы WC.