Исследование закономерностей фазовых и структурных превращений в сплавах на основе алюминия при облучении ионами средних энергий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат физико-математических наук Гущина, Наталья Викторовна

• Гущина, Наталья Викторовна
• кандидат физико-математических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Гущина, Наталья Викторовна

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР.

1.1. Имплантация ускоренных ионов в вещество.

1.2. Представление о механизме ионной имплантации. Физические процессы в зоне пробега ионов и ее окрестности.

1.3. Экспериментальные данные и теоретические представления о природе и механизмах «эффекта дальнодействия».

1.4. Влияние ионного облучения на структуру и свойства алюминия и его сплавов.

1.5. Алюминиевые модельные и деформируемые конструкционные сплавы. Свойства, фазовый состав и особенности термической обработки.

Постановка цели и задач исследования.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1. Материалы и их обработка.

2.1.1. Модельный сплав А1 - 4 мас.% Си.

2.1.2. Промышленные алюминиевые сплавы АМгб и 1441.

2.2. Методика ионной имплантации.

2.2.1. Оборудование для ионной имплантации.

2.2.2. Исследование температурных режимов облучения алюминиевых сплавов ионами Аг+ в зависимости от энергии и плотности ионного тока.

2.2.3. Расчет проективных пробегов ионов Аг+ и А1+ в исследованных алюминиевых сплавах.

2.3. Методы исследования.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПАДА ПЕРЕСЫЩЕННОГО ТВЕРДОГО РАСТВОРА В МОДЕЛЬНОМ СПЛАВЕ А1 - 4 мае. % Си ПРИ ОБЛУЧЕНИИ УСКОРЕННЫМИ ИОНАМИ Аг+ И А1+.

3.1. Металлографический анализ исходной зеренной структуры образцов закаленного сплава А1 - 4 мае. % Си.

3.2. Электронно-микроскопические исследования микроструктуры сплава А1 - 4 мае. % Си в исходном, естественно состаренном и облученном ионами Аг+ и А1+ состояниях.

3.3. Результаты измерения микротвердости.

3.4. Рентгеноструктурные исследования.

Выводы.

4. ИЗУЧЕНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПУЧКОВ УСКОРЕННЫХ ИОНОВ НА

ХОЛОДНОДЕФОРМИРОВАННЫЕ ПРОМЫШ-ЛЕННЫЕ СПЛАВЫ АМГ6 И 1441. ЗАКОНОМЕРНОСТИ СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ.

4.1. Сплав АМгб.

4.1.1. Результаты механических испытаний.

4.1.2. Изучение роли плакирующего слоя в изменении механических свойств сплава АМгб при ионном облучении.

4.1.3. Металлографический анализ структуры сплава АМгб.

4.1.4. Результаты электронно-микроскопических исследований облученных образцов сплава АМгб.

4.2. Сплав 1441.

4.2.1. Результаты механических испытаний.

4.2.2. Металлографический анализ образцов сплава 1441.

4.2.3. Результаты электронно-микроскопических исследований.

4.3. Влияние температуры образца на изменение механических свойств и микроструктуру сплавов АМгб и 1441 при облучении.

4.4. Сравнение характера влияния ионного облучения и нагрева (аналогичного нагреву при облучении) на структуру холоднодеформированных сплавов АМгб и 1441.

4.5. Способ ионно-лучевой обработки листового проката из алюминиевых сплавов.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование закономерностей фазовых и структурных превращений в сплавах на основе алюминия при облучении ионами средних энергий»

Как показали исследования последних десятилетий, использование пучков ускоренных ионов является одним из перспективных направлений в области создания новых технологий обработки материалов. Структурное состояние и физические свойства веществ, подвергнутых ионно-лучевому воздействию, существенно отличаются от соответствующего состояния и свойств веществ после обычной термической обработки или других традиционных видов воздействия. В ряде случаев удается получить уникальные электрические, магнитные, механические, трибологические и другие свойства материалов.

При наличии большого числа примеров благоприятного воздействия ионной имплантации на различные свойства материалов серьезной проблемой остается повышение глубины модифицируемой зоны, которая в обычных случаях соизмерима с проективным пробегом ионов Rp в твердых телах и составляет при энергиях 104 - 106 эВ несколько десятков или сотен нанометров.

Существенно расширить возможности ионной имплантации позволяет использование эффектов дальнодействия, проявляющихся в изменении структуры и свойств материалов, подвергнутых воздействию ускоренных ионов, на расстояниях от облученной поверхности, многократно (иногда более чем в 103 - 104 раз) превышающих толщину легируемого поверхностного слоя.

Наименее изученными как экспериментально, так и теоретически, являются эффекты инициирования ионным облучением распространяющихся вглубь вещества структурно-фазовых превращений в металлах и сплавах. Такие превращения не связаны с ионным легированием. Они являются результатом радиационно-динамического воздействия пучков ускоренных ионов и представляют собой быстропротекающие процессы смены типа кристаллической решетки всего объема макроскопических образцов, выделения новых фаз, формирования ближнего и дальнего атомного порядка во всем объеме металлических мишеней. Радиационно-динамические эффекты были обнаружены при воздействии ионов средних энергий (10 - 100 кэВ) на неравновесные (метастабильные) среды с высокой запасенной энергией. К настоящему времени эти эффекты исследованы в ультрамелкозернистых Fe, Си, а также в ряде сплавов: Fe-Ni, Fe-Al, Fe-Si, Fe-Mn, Fe-Cr, Pd-Cu, Fe-Pd-Au.

Проявление рассматриваемых эффектов в различных средах индивидуально и зависит от отклика подвергаемой воздействию среды. Выяснение условий имплантации для изменения свойств на большой глубине в каждом конкретном случае требует специальных фундаментальных исследований.

В связи с этим представляет интерес детальное изучение воздействия пучков ускоренных ионов на сплавы с различным типом структурно-фазовых и внутрифазовых превращений. В настоящей работе в качестве объектов исследования были выбраны сплавы на основе алюминия в метастабильном (закаленном и холоднодеформированном) состоянии.

Алюминиевые сплавы, обладая повышенными технологическими характеристиками, нашли широкое применение в качестве конструкционных материалов, в том числе в авиастроении, атомной и космической технике. В последнее время кроме высоких требований к статической прочности, коррозионной стойкости, трещиностойкости, высокой стабильности свойств алюминиевых сплавов, жесткие требования предъявляются к стоимости полуфабрикатов, а также к уровню производственных затрат и экологической чистоте производства. Это стимулирует разработку принципиально новых технологий обработки алюминиевых сплавов, в том числе с применением пучков заряженных частиц.

Число исследований, посвященных влиянию ионного облучения на структурно-фазовое состояние сплавов на основе алюминия, весьма ограничено. Авторы большинства работ по воздействию пучков ускоренных ионов на алюминиевые сплавы исследовали структурные изменения в зоне пробега ионов. Попытки увеличения модифицированного слоя с применением ионов высоких энергий (>10 МэВ), а также мощных ионных пучков при повышенных температурах не привели к увеличению глубины проникновения ионов в вещество свыше нескольких десятков (в отдельных случаях 100 - 150) микрометров. Однако, этого явно недостаточно для многих технических применений.

В связи с этим представляется актуальным исследовать возможности воздействия пучков ускоренных ионов на структуру и свойства гораздо более протяженных по глубине приповерхностных слоев алюминиевых сплавов, как в фундаментальном, так и в прикладном аспекте, с учетом особой роли радиационно-динамических эффектов при воздействии на метастабильные среды.

Диссертационная работа выполнена в лаборатории пучковых воздействий Института электрофизики УрО РАН в соответствии с планами научно-исследовательских работ лаборатории 2002 - 2008 г., а также календарными планами проектов РФФИ: № 01-02-96428-урал (2001 - 2003) «Физические основы создания перспективных технологий и новых материалов на основе инициирования радиационно-динамических фазовых превращений в метастабильных средах мощными пучками ускоренных ионов», 04-02- 17602-а (2004 - 2006) «Использование острофокусированных ионных пучков и комбинированного электромагнитного и ионного облучения для инициирования и исследования радиационно-динамических процессов в металлических сплавах», № 08-02-12126-офи (2008 - 2009) «Разработка физических основ быстрого радиационного отжига алюминиевых сплавов пучками ускоренных ионов взамен промежуточного печного отжига»; календарным планом договора с Институтом физики ионных пучков Исследовательского Центра Россендорф (Германия) в рамках международного соглашения (Гос. контракт с Министерством науки и технологии РФ № 40.700.12.0027 RUS 231/01) «Радиационно-динамические эффекты в метастабильных сплавах при ионном облучении» и, кроме того, в рамках договора с Каменск-Уральским металлургическим заводом № 3/05 «Использование переменных режимов ионно-лучевой модификации алюминиевых сплавов в технологических процессах» (2005 - 2008).

Целью настоящей работы явилось изучение закономерностей инициируемых облучением ускоренными ионами Аг+ и А1+ с энергией 20-40 кэВ структурных и фазовых превращений в метастабильных средах:

- пересыщенном твердом растворе модельного дисперсионно-твердеющего сплава

А1 - 4 мае. % Си после закалки,

- промышленных алюминиевых сплавах АМгб системы Al-Mg и 1441 системы Al-Li

Cu-Mg после холодной пластической деформации.

В соответствии с поставленной целью решались следующие основные задачи:

1. Установить закономерности влияния облучения ионами Аг+ и А1+ на распад пересыщенного твердого раствора модельного дисперсионно-твердеющего сплава А1 - 4 мае. % Си.

2. Детально изучить закономерности изменения структуры, фазового состава и механических свойств холоднодеформированных промышленных алюминиевых сплавов АМгб и 1441 под воздействием пучков ускоренных ионов Аг+ при вариации их энергии, плотности ионного тока и дозы облучения.

3. Сравнить характер влияния ионного облучения и обычного нагрева (полностью воспроизводящего изменения температуры мишеней в ходе облучения) на структуру подвергнутых холодной пластической деформации сплавов АМгб и 1441.

4. Разработать метод ионно-лучевой обработки листового проката из алюминиевых сплавов АМгб и 1441, обеспечивающий снятие нагартовки, взамен печного отжига при повышенных температурах.

Для решения поставленных задач были использованы методы металлографии, просвечивающей электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа, измерялась микротвердость и проводились статические испытания на одноосное растяжение.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые:

1. Проведено комплексное исследование влияния облучения ионами Аг+ и А1+ на процессы распада пересыщенного твердого раствора модельного сплава А1 - 4 мае. % Си.

2. Обнаружено ускорение распада пересыщенного твердого раствора сплава А1 - 4 мае. % Си под воздействием ионов Аг+ и А1+ при низких температурах (< 60 °С), на глубине, более чем на два порядка величины превышающей проективные пробеги ионов Аг+ и А1+ в этом сплаве.

3. Установлены закономерности изменения микротвердости, периода кристаллической решетки твердого раствора и фазового состава сплава А1 - 4 мае. % Си в зависимости от дозы облучения.

4. Выполнено исследование воздействия пучков ускоренных ионов Аг+ на структурно-фазовое состояние и механические свойства холоднодеформи-рованных промышленных алюминиевых сплавов АМгб (Al-Mg) и 1441 (Al-Li-Cu-Mg) при

-у вариации энергии ионов (20 - 40 кэВ), плотности ионного тока (100 - 400 мкА/см ) и дозы облучения (1-Ю15 - 2,7-Ю17 см'2).

5. Установлено, что кратковременное (1-160 с) облучение ионами Аг+ с энергией 20-40 кэВ вызывает в холоднодеформированных сплавах АМгб и 1441 перестройку исходной дислокационной структуры, протекание процессов полигонизации и рекристаллизации, измельчение и растворение интерметаллидов кристаллизационного происхождения на глубине не менее ~ 150 мкм от облученной поверхности при низких дозах облучения 1015 - 1016 см"2, и по всей толщине листа (1-3 мм) при повышенных дозах облучения 5-Ю16 см"2 - 2-1017 см'2. В дисперсионно-твердеющем сплаве 1441 такое облучение инициирует распад твердого раствора с образованием дисперсных частиц упрочняющих фаз.

6. Показано, что наблюдаемые структурно-фазовые превращения в метастабильных алюминиевых сплавах при облучении ионами Аг+ и А1+ имеют нетепловой характер и обусловлены радиационно-динамическим воздействием.

7. Предложен способ ионно-лучевой обработки промышленных алюминиевых сплавов систем Al-Mg, Al-Li-Cu-Mg пучками ускоренных ионов Аг+ с энергией 20 - 40 кэВ с целью снятия нагартовки взамен длительного промежуточного печного отжига при повышенных температурах (320 - 400 °С).

Практическая значимость. В результате проведенных фундаментальных исследований закономерностей воздействия пучков ускоренных ионов на структуру и механические свойства закаленных и холоднодеформированных алюминиевых сплавов получена принципиально новая информация, позволяющая прогнозировать изменение свойств алюминиевых сплавов в условиях ионного облучения. Это имеет важное практическое значение, поскольку знание этих закономерностей является основой для создания новых уникальных технологий обработки материалов пучками ионов.

Установлен факт повышения пластичности холоднодеформированных алюминиевых сплавов АМгб и 1441 в результате протекания ускоренных (по сравнению с обычным отжигом) процессов полигонизации и рекристаллизации под воздействием ионов Аг+ и установлены закономерности протекания наблюдаемых процессов в зависимости от параметров облучения. Это позволило предложить способ кратковременной (5 - 160 с) обработки промышленных алюминиевых сплавов систем Al-Mg и Al-Li-Cu-Mg пучками ускоренных ионов Аг+ с энергией 20 - 40 кэВ взамен длительного (в течение 2 ч) промежуточного печного отжига при повышенных температурах (320 - 400 °С).

По сравнению с традиционным отжигом предложенный способ обладает существенной новизной и имеет следующие преимущества:

- он позволяет улучшить структуру листового проката за счет растворения грубых интерметаллидов кристаллизационного происхождения;

- из технологии исключаются операции транспортировки рулонов (пакетов) листового проката в термические печи для промежуточных отжигов (и обратно) между операциями прокатки и длительной выдержки в печах;

- длительность отжига снижается на 1-2 порядка, энергоемкость процесса - в 2-3 раза.

Совместно с Каменск-Уральским металлургическим заводом (ОАО «КУМЗ») поданы российская и международная заявки на использование ионно-лучевой обработки с целью снятия нагартовки листового проката из алюминиевых сплавов. Получено решение о выдаче патента РФ на изобретение от 17.07.2008 г.

Установлено также, что ионно-лучевая обработка, в отличие от промежуточного печного отжига, позволяет влиять на интерметаллидный состав алюминиевых сплавов и управлять этим составом. Это может быть использовано для улучшения механических и ресурсных характеристик алюминиевого проката на завершающих стадиях обработки.

Решением выездной сессии Научного совета РАН «Радиационная физика твердого тела» (г. Дубна, ноябрь 2007 г.) работа «Модификация структуры прокатки ионным облучением без печного отжига», в которой автор принимал непосредственное участие, признана важнейшим достижением в области физики твердого тела за 2007 г.

Основные результаты и положения, выносимые на защиту:

1. Облучение ускоренными ионами Аг+ и А1+ (Е - 20 и 30 кэВ) инициирует распад пересыщенного твердого раствора сплава А1 - 4 мае. % Си с образованием метастабильных и стабильных фаз при низких температурах (< 60 °С), при которых в ходе нагрева протекает лишь зонная стадия старения. Выделение частиц наблюдается на глубине ~ 10 мкм, что более чем на два порядка величины превышает проективные пробеги ионов Аг+ и А1+ в исследуемом сплаве.

2. Под воздействием пучков ускоренных ионов Аг+ с энергией 20 - 40 кэВ в холоднодеформированных алюминиевых сплавах АМгб (Al-Mg) и 1441 (Al-Li-Cu-Mg) во всем объеме образцов толщиной 1 - 3 мм при температурах ниже температуры отжига, применяемого в технологии холодной прокатки (320 - 400 °С), протекают в течение короткого времени (1 - 160 с) следующие процессы:

- трансформация исходной дислокационной структуры и полигонизация с образованием субзерен (при дозах 1015 - 1016 см"2, соответствующее время облучения 1-10 с);

16 17 2

- рекристаллизация и рост зерна (5-10 -2-10 см");

- измельчение и растворение интерметаллидов кристаллизационного происхождения (1015- 1017см"2);

- образование частиц упрочняющих фаз в дисперсионно-твердеющем сплаве 1441 (1016- 1017см"2).

3. Наблюдаемые процессы имеют нетепловую природу и являются результатом радиационно-динамического воздействия пучков ускоренных ионов на структуру сплавов.

4. Способ ионно-лучевой обработки листов из алюминиевых сплавов в ходе холодной прокатки, предназначенный для устранения нагартовки и улучшения структуры листового проката взамен длительного (в течение 2 ч) промежуточного печного отжига при повышенных температурах (320 - 400 °С).

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием современных (дополняющих друг друга) физических методов исследования, а также многократным воспроизведением результатов, касающихся изменений структуры и свойств исследованных сплавов в результате их облучения пучками ускоренных ионов.

Личный вклад соискателя. Автором выполнен детальный анализ литературных данных, относящихся к традиционным методам обработки алюминиевых сплавов, а также к вопросам, связанным с разработкой новых технологий изменения их свойств, в частности, попыткам использования пучков ускоренных ионов для воздействия на свойства и структурно-фазовое состояние алюминия и его сплавов. Автор лично осуществлял планирование эксперимента, включая выбор методов испытаний свойств, структурных исследований и режимов облучения сплавов, самостоятельно проводил измерения микротвердости и рентгеноструктурный анализ, принимал непосредственное участие в металлографических и электронно-микроскопических исследованиях (включая получение и анализ изображений, а также расчет электронограмм). Автор внес существенный вклад (в ряде случаев основной) в анализ и интерпретацию полученных результатов, а также в написание научных статей и тезисов докладов.

Ряд исследований проведен совместно с ИФМ УрО РАН, ОАО «Каменск-Уральский металлургический завод» и Институтом физики ионных пучков и исследования материалов Исследовательского Центра Россендорф (Германия). Участие соавторов работы отражено в публикациях.

Апробация работы. Все основные результаты, приведенные в диссертационной работе, подробно доложены и обсуждены на следующих Международных и Российских конференциях и семинарах: XIII, XVI, XVII, XVIII Международных совещаниях «Радиационная физика твердого тела» (Севастополь, 2003, 2006, 2007, 2008); 31th Conference of the DGE, Deutsche Gesellschafit fur Elektronenmikroskopie (Dresden, 2003); XII Международной конференции по радиационной физике и химии неорганических материалов РФХ-12 (Томск, 2003); 7th, 9th International Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows (Томск, 2004, 2008); III, IV Российских научно-технических конференциях «Физические свойства металлов и сплавов», (Екатеринбург, 2005, 2007); II Международной школе «Физическое материаловедение», (Тольятти, 2006); V и VII Международных Уральских семинарах «Радиационная физика металлов и сплавов» (Снежинск, 2003, 2007); V и VI Международных научных конференциях "Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах" (Томск, 2006, 2008); XIX Уральской школе металловедов-термистов

Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов» (Екатеринбург, 2008).

Публикации. Результаты исследований опубликованы в 31 научной работе, среди которых: 1 заявка на изобретение, 8 статей в рекомендуемых ВАК РФ рецензируемых журналах, 10 статей в сборниках трудов и материалах конференций и 12 тезисов докладов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из 4 глав основного текста, заключения, списка цитируемой литературы. Общий объем диссертации составляет 200 страниц, включает 63 рисунка, 19 таблиц и список цитируемой литературы из 184 наименований.

Заключение диссертации по теме «Физика конденсированного состояния», Гущина, Наталья Викторовна

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Показано, что облучение непрерывными пучками ионов Аг+ (Е = 20 кэВ, j = 200 мкА/см2) и сканирующими пучками ионов А1+ (Е = 30 кэВ, j = 180 мкА/см2) инициирует ускоренный распад пересыщенного твердого раствора сплава А1 - 4 мае. % Си с образованием метастабильных и стабильных фаз при низких температурах (< 60 °С), при которых в ходе нагрева протекает лишь зонная стадия старения. Выделение частиц наблюдается на глубине ~ 10 мкм, что более чем на два порядка величины превышает проективные пробеги ионов Аг+ и А1+ в исследуемом сплаве. Степень распада пересыщенного твердого раствора возрастает с увеличением дозы облучения.

2. Обнаружено явление быстрого радиационного отэюига холоднодеформированных алюминиевых сплавов АМгб и 1441, заключающееся в том, что под воздействием пучков ускоренных ионов Аг (Е = 20 - 40 кэВ, j = 100 - 400 мкА/см ) в сплавах происходят процессы, в целом аналогичные термическому отжигу, а именно, осуществляется перестройка исходной дислокационной структуры, инициируются процессы полигонизации и рекристаллизации. Указанные изменения протекают за короткое время (1 - 160 с) во всем объеме образцов толщиной 1-3 мм при температурах, более низких по сравнению с температурой стандартного отжига, применяемого в технологии холодной прокатки.

3. Установлено, что при определенных режимах облучения ионами Аг+ изменяется не только структура, но и фазовый состав алюминиевых сплавов: в сплавах АМгб и 1441 происходит измельчение и растворение интерметаллидов кристаллизационного происхождения (Al6(Fe, Мп), AlsFe2Si, Al3Zr), которые не удается устранить при промежуточном термическом отжиге (Т = 320 - 370 °С, 2 ч). Кроме того, в дисперсионно-твердеющем сплаве 1441 при дозах облучения 1016 - 1017 см"2 наблюдается ускоренный распад твердого раствора с образованием в объеме зерен мелкодисперсных упрочняющих фаз 0' (АЬСи) и Si (AbLiMg).

4. Проведено сравнение облучения ионами Аг+ и чисто термического воздействия (полностью воспроизводящего режим нагрева пучком ускоренных ионов) на структуру и свойства сплавов АМгб и 1441. Доказана нетепловая природа наблюдаемых эффектов, что свидетельствует в пользу существенной роли радиационно-динамического вклада в изменение структуры и свойств исследуемых сплавов при ионном облучении.

5. Показано, что, изменяя параметры облучения, можно управлять дислокационной, зеренной структурой сплавов, а также их фазовым составом, что открывает новые возможности воздействия на их служебные свойства.

На основе проведенных исследований предложен способ ионно-лучевой обработки листов алюминиевых сплавов в ходе их холодной прокатки с целью устранения нагартовки и улучшения структуры листового проката взамен длительного (в течение 1 - 2 ч) промежуточного печного отжига при повышенных температурах (320 - 400 °С).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

С целью оптимизации постановки задачи исследования выполнен аналитический обзор литературных данных, относящихся к традиционным методам обработки алюминиевых сплавов, а также вопросам, связанным с разработкой новых технологий изменения их свойств, в частности, попыткам использования энергетических (ускоренных) частиц для воздействия на физико-механические свойства и структурно-фазовое состояние алюминия и его сплавов.

Показано, что одним из перспективных направлений в ряду развиваемых в настоящее время новейших технологий обработки материалов является использование ионных пучков. Структурное состояние и физические свойства материалов, подвергнутых ионно-лучевому воздействию, существенно отличаются от соответствующего состояния и свойств веществ после обычной термической обработки или других традиционных видов воздействия.

Особое внимание уделено динамическим эффектам дальнодействия при корпускулярном облучении, которые наиболее ярко проявляются при воздействии на метастабильные среды. Использование этих эффектов позволяет существенно увеличить глубину модифицированной зоны при ионно-лучевой обработке неравновесных сред.

За основу взяты фундаментальные исследования воздействия пучков ускоренных ионов, выполненные на большом числе материалов в метастабильном состоянии [4, 5, 2031]. Для увеличения глубины воздействия ускоренных ионов на материалы в этих работах используются радиационно-динамические эффекты, связанные с распространением послекаскадных микроударпых волн, способных воздействовать на структуру и свойства метастабильных сред с высокой запасенной энергией.

В работе проведено комплексное исследование влияния облучения ионами Аг+ и А1+ с энергиями 20 - 40 кэВ на процессы распада в таких неравновесных срсд, как пересыщенный твердый раствор в сплаве А1 - 4 мае. % Си. Впервые показано, что облучение непрерывным пучком ионов Ar+ (Е = 20 кэВ, j = 200 мкА/см2) и сканирующим пучком ионов А1+ (Е = 30 кэВ, j = 180 мкА/см2) инициирует ускоренный распад пересыщенного твердого раствора сплава А1 - 4 мае. % Си с образованием метастабильных и стабильных фаз при низких температурах (< 60 °С), при которых в ходе нагрева протекает лишь зонная стадия старения. Выделение частиц наблюдается на глубине ~ 10 мкм, что более чем на два порядка величины превышает проективные пробеги ионов Аг+ и А1+ в исследуемом сплаве [147, 148, 150].

Установлено, что степень распада пересыщенного твердого раствора сплава А1 - 4 мас.% Си возрастает с увеличением дозы облучения.

При относительно малых дозах ионов Ar+ 1015 и 2-1016 см"2 (соответствующее время облучения 1 и 20 с, Т < 25 °С), распад твердого раствора происходит с образованием частиц 0", 0' и 0-фаз [147. 148]. С увеличением дозы облучения до 2-1018 см" (время облучения 0,5 ч, Т < 60 °С) обнаружена тенденция к снижению доли частиц 0"- и О'-фаз и увеличению доли частиц 0-фазы в структуре, а также к росту среднего

1 £ -N размера формирующихся частиц: от 100-150 нм при D = 2-10 см" до 200-300 нм при to п

D = 2-10 см" . Эти процессы сопровождаются последовательным уменьшением микротвердости и ростом периода кристаллической решетки твердого раствора (что характерно для процесса перестаривания твердого раствора) [148. 150].

16 2

В случае облучения ионами А1 дозой 1-10 см" (время облучения 240 с, Т < 25 °С) наблюдается зонная стадия старения с выделением зон Гинье-Престона I, что t "j сопровождается значительным ростом микротвердости [148]. При повышенных дозах 10 18 2 и 10 см" происходит распад твердого раствора с преимущественным выделением 0'-фазы.

В настоящей работе проведен также большой объем экспериментальных исследований, направленных на выяснение закономерностей влияния ионно-лучевой обработки на структуру и свойства нагартованных промышленных алюминиевых сплавов АМгб и 1441 с использованием различных режимов облучения. Большое внимание на начальной стадии исследования было уделено изучению температурных режимов облучения в зависимости от параметров ионных пучков (что абсолютно необходимо в силу неизбежного нагрева образцов ионным пучком). В дальнейшем постоянный мониторинг температуры позволил отделить чисто термическое воздействие ионных пучков от радиационно-динамических эффектов. С этой же целью режим нагрева образцов ионным пучком в точности воспроизводился с помощью печного нагрева, что продемонстрировало различие результатов таких обработок [160. 169].

В результате проведенных исследований (серий механических испытаний и изучения микроструктуры сплавов методом металлографического анализа и просвечивающей электронной микроскопии) установлено, что облучение ионами Аг+ (Е = 40 кэВ, j — 100 - 400 мкА/см2, D = 1-Ю15 - 2,7-1017 см"2) холоднодеформированных сплавов АМгб и 1441 вызывает перестройку исходной дислокационной структуры, протекание процессов полигонизации и рекристаллизации, измельчение и растворение интерметаллидов кристаллизационного происхождения. В дисперсионно-твердеющем сплаве 144 Обнаружены процессы распада твердого раствора с образованием дисперсных частиц упрочняющих фаз на глубине не менее 150 мкм от облученной поверхности при низких дозах облучения 1015 - 1016 см"2, и по всей толщине листа (1-3 мм) при повышенных дозах облучения (от ~ 5-Ю16 см"2 и выше). Обнаружено также многократное ускорение npoifeccoe возврата и рекристаллизации под воздействием пучка ускоренных ионов Аг+, по сравнению с обычным отжигом.

На основе полученных результатов изменения механических свойств и структуры сплавов АМгб и 1441, подвергнутых различным режимам ионно-лучевой обработки, установлены фундаментальные закономерности воздействия пучков ускоренных ионов на структуру и механические свойства алюминиевых сплавов в зависимости от дозы облучения и плотности ионного тока (см. выводы к разделу 4).

Установлено, что при определенных режимах облучения ионами Ar+ (Е = 20 - 40

О 1 f\ I 7 О кэВ, j = 150 - 400 мкА/см , D = 5-10 - 1,3-10 см" ) происходит разупрочнение сплавов, аналогичное разупрочнению при промежуточном отжиге, применяемом в технологии холодной прокатки для снятия нагартовки [159, 160, 167. 168].

В дисперсионно-твердеющем сплаве 1441, кроме рекристаллизационных процессов, инициируется и ускоренный распад твердого раствора с образованием мелкодисперсных частиц упрочняющих фаз 0' (АЬСи) и Si (AbLiMg), обусловливающий значительное упрочнение сплава. Поэтому при отдельных режимах обработки таких сплавов наряду с повышением пластичности наблюдается рост предела прочности ав и можно получить требуемый уровень прочностных характеристик при достаточно высокой пластичности. Это имеет большое практическое значение, поскольку для алюминиевых сплавов с литием характерна пониженная пластичность после разупрочняющего отжига, что затрудняет процесс изготовления деталей с помощью значительной холодной пластической деформации. Повышение пластичности этих сплавов с сохранением прочности на должном уровне — это одна из основных задач в металловедении алюминия и его сплавов.

Разупрочнение сплавов (аналогичное снятию нагартовки при промежуточном отжиге) происходит при радиационном отжиге в течение короткого промежутка времени (5 - 160 с) при средних значениях температуры процесса (нагрев от комнатной температуры до температуры термического отжига), существенно более ннзких по сравнению с температурой печного отжига. Глубина воздействия ионного пучка на пять порядков величины превышает средний проективный пробег ионов в алюминиевых сплавах.

Такая глубина воздействия на структуру и свойства промышленных алюминиевых сплавов (до ~ 3 мм) является рекордной. Ранее, в вышеупомянутых работах [4. 5, 20-30] радиационно-динамическое воздействия обнаруживались на глубине, не превышающей несколько сотен микрон.

В результате проведения кратковременных нагревов (за 8 с) образцов сплавов АМгб и 1441 в печи до 130 °С, а также нагрев и выдержка образцов сплава АМгб в соляной ванне при 320 °С, имитирующих, соответственно, режим нагрева при ионном облучении низкими и высокими дозами, достоверно доказано, что наблюдаемые структурно-фазовые превращения в метастабильных алюминиевых сплавах при облучении ионами Аг+ имеют нетепловой характер.

Полученные данные о характере воздействия ускоренных ионов на структуру и свойства алюминиевых сплавов подтверждают установленные ранее факты, свидетельствующие о наличии радиационно-динамического вклада в изменение структуры и свойств твердых тел при их облучении пучками ускоренных ионов [31], что во многих случаях вызывает быстропротекающие процессы перестройки метастабильных сред с формированием в них особых физико-механических свойств.

Проведенные исследования позволили обнаружить новые явления, связанные с воздействием пучков ускоренных ионов на вещество. Это, прежде всего, явление ускоренного снятия нагартовки, обусловленное радиационно-динамическими процессами, связанными с разблокировкой дислокаций и последующей ускоренной перестройкой дислокационной структуры во всем объеме материала, что сопровождается процессом полигонизации с образованием субзерен. При этом происходит также множественное перерезание дислокациями интерметаллидных частиц, что может являться причиной их растворения при аномально низких температурах. Существенную роль в выделении новых интерметаллидов может играть образование большого числа избыточных точечных дефектов при аннигиляции дислокаций.

Результаты проведенного исследования имеют практическое значение. При выборе соответствующих параметров облучения можно различным способом воздействовать на структуру сплава: дислокационную, зеренную, а также на его фазовый состав, что открывает новые возможности формирования заданных служебных свойств алюминиевых сплавов.

На основании проведенных исследований предложен способ обработки листов из алюминиевых сплавов в ходе холодной прокатки, предназначенный для устранения нагартовки и улучшения структуры листового проката [183] взамен длительного промежуточного печного отжига при повышенных температурах (320 - 400 °С).

Данный способ выгодно отличается от всех традиционных и защищенных современными патентами методов. Во-первых, он позволяет частично или полностью снимать нагартовку во всем объеме материала. Кроме того, предлагаемый способ позволяет улучшить структуру листового проката в результате изменения интерметаллидного состава, в частности, растворения грубых интерметаллидов кристаллизационного происхождения, отрицательно влияющих на свойства алюминиевого проката и не растворяющихся при традиционных промежуточных отжигах.

Предлагаемый способ позволяет исключить из технологии холодной прокатки один из самых трудоемких и энергозатратных этапов - снятие рулонов проката с прокатного стана, их транспортировку и размещение в печи, нагрев и выдержку в течение длительного времени (от 0,5 до 3 ч) при температуре ~ 300 - 400 °С. Прокатка осуществляется непрерывно, без остановок технологического процесса. Существенно (в 23 раза) снижаются энергоемкость и трудоемкость процесса, а также на 1-2 порядка уменьшается его продолжительность.

В настоящее время получено решение (от 17.07.2008 г.) о выдаче патента на предложенный способ ионно-лучевой обработки листового проката из алюминиевых сплавов [183].

Решением выездной сессии Научного совета РАН «Радиационная физика твердого тела» (г. Дубна, ноябрь 2007 г.) работа «Модификация структуры прокатки ионным облучением без печного отжига» признана важнейшим достижением в области физики твердого тела за 2007 г.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Гущина, Наталья Викторовна, 2008 год

1. Гусева М.И. Ионная имплантация в металлах Текст. / М.И. Гусева // Поверхность. Физика, химия, механика. 1982. - № 4. - С. 27-50.

2. Гусева М.И. Ионная имплантация в неполупроводниковые материалы Текст. / М.И. Гусева // Итоги науки и техники. Сер. Пучки заряженных частиц и твердое тело. Физические основы лазерной и пучковой технологии. М.: ВИНИТИ, 1984. - Т. 5. - С. 5-54.

3. Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками Текст. / Под ред. Дж.М. Поута, Г. Фоти, Д.К. Джекобсона; пер. с англ. под ред. А. А. Углова. М.: Машиностроение, 1987. - 424 с.

4. Овчинников В.В. Мессбауэровская спектроскопия ионно-легированных металлов и сплавов Текст. / В.В. Овчинников // Металлы. 1996. - № 6. - С. 104 - 129.

5. Влияние ионно-лучевой обработки на магнитные свойства магнитомягких материалов Текст. / Б.К. Соколов [и др.] // ФММ. 2000. - Т. 89. - С. 32-34.

6. Эффекты дальнодействия в ионно-имплантированных металлических материалах Текст. / А.Н. Диденко, Ю.П. Шаркеев, Э.В. Козлов, А.И. Рябчиков. Томск: Изд-во НТЛ, 2004. - 328 с.

7. Риссел X. Ионная имплантация Текст. / X. Риссел, И. Руге: Пер. с нем. под ред. М.И. Гусевой. М.: Наука, 1983. - 360 с.

8. Комаров Ф.Ф. Ионная имплантация в металлы Текст. / Ф.Ф. Комаров. М.: Металлургия, 1990. - 216 с.

9. Быковский Ю.А. Ионная и лазерная имплантация металлических материалов Текст. / Ю.А. Быковский, В.Н. Неволин, В.Ю. Фоминский. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 237 с.

10. Буренков А.Ф. Пространственные распределения энергии, выделенной в каскаде атомных столкновений в твердых телах Текст. / А.Ф. Буренков. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 245 с.

11. Кирсанов В.В. Процессы радиационного дефектообразования в металлах Текст. / В.В. Кирсанов, А.Л. Суворов, Ю.В. Трушин. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 272 с.

12. Диденко А.Н. Воздействие пучков заряженных частиц на поверхность металлов исплавов Текст. / А.Н. Диденко, А.Е. Лигачев, И.Б. Куракин. М.: Энергоатомиздат, 1987.- 184 с.

13. Ионно-лучевая обработка металлов, сплавов и керамических материалов Текст. /

14. A.В. Белый и др.. Минск: Физико-технический институт, 1998. - 220 с.

15. Фазовые превращения при облучении Текст. / Под ред. В.Ф. Нолфи; пер. с англ. М.Е. Резницкого, В.М. Устинщикова, А.Б. Цепелева под ред. JI.H. Быстрова. -Челябинск: Металлургия, 1989. 312 с.

16. Nastasi М. Ion-Solid Interactions: Fundamentals and Applications Текст. / M. Nastasi, J.W. Mayer, J.K. Plirvonen // Cambridge: Cambridge Solid State Science Series, Cambridge University Press, 1996. 540 p.

17. Овчинников B.B. Мессбауэровские методы анализа атомной и магнитной структуры сплавов Текст. / В.В. Овчинников. М.: Физматлит, 2002. - 256 с.

18. Аброян И.А. Физические основы ионного внедрения и изменения свойств поверхности Текст. / И.А. Аброян // Известия Академии наук. Серия физическая. -1996.-Т. 60.-№7.-С. 62-81.

19. Мартыненко Ю.В. Эффекты дальнодействия при ионной имплантации Текст. / Ю.В. Мартыненко // Итоги науки и техники. Сер. Пучки заряженных частиц и твердое тело. М.: ВИНИТИ, 1993. - Т.7. - С. 82-112.

20. Эффект доупорядочения при бомбардировке ускоренными ионами Текст. / С.Н. Бородин, Ю.Е. Крейндель, Г.А. Месяц, В.В. Овчинников // Письма в ЖТФ. 1989. - Т. 15. - Вып. 13. - С. 87-90.

21. Нетепловые фазовые переходы и эффекты дальнодействия при облучении сплавов ускоренными ионами Текст. / С.Н. Бородин, Е.Ю. Крейндель, Г.А. Месяц, В.В. Овчинников [и др.] // Письма в ЖТФ. 1989. - Т. 15. - Вып. 17. - С. 51-55.

22. Kreindel Yu.E. Structural Transformations and Long-Range Effects in Alloys Caused by Gas Ion Bombardment Текст. / Yu.E. Kreindel, Y.V. Ovchinnikov // Vacuum. 1990. - V. 42.-N 1/2.-P. 81-83.

23. Крейндель Ю.Е. Фазовые превращения нетепловой природы и эффекты дальнодействия при бомбардировке сплавов ионами газов Текст. / Ю.Е. Крейндель,

24. B.В. Овчинников // Физика и химия обработки материалов. -1991. N 3. - С. 14-20.

25. The formation of extraordinary magnetic states in an iron-neckel alloy with b.c.c.-f.c.c transitions induced by ion irradiation Текст. / V.Y. Ovchinnikov [et al.] // Surface and

26. Coating Technology. 1994. - V. 64. - P. 1-4.

27. Goloborodsky B.Yn. Long range effects in FePc^Au Alloy under Ion Bombardment Текст. / B.Yn. Goloborodsky, V.V. Ovchinnikov, V.A. Semenkin // Fusion Technology. 2001. -V. 39.-P. 1217-1228.

28. Овчинников В.В. Радиационно-динамические эффекты. Возможности формирования уникальных структурных состояний и свойств конденсированных сред Текст. /В.В. Овчинников // Успехи физических наук. 2008. - Т. 178. - № 9. - С. 991-1001.

29. Быков В.Н. Эффект дальнодействия при ионном облучении Текст. / В.Н. Быков, В.Г. Малынкин, B.C. Хмелевская // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. 1989. - Вып. 3(50). -С. 45-52.

30. Хмелевская B.C. Эффект дальнодействия как проявление коллективного взаимодействия в облучаемой металлической системе Текст. / B.C. Хмелевская, В.Г. Малынкин, М.Ю. Канунников // Поверхность. 2003. - №7. - С. 66-70.

31. Хмелевская B.C. "Эффект дальнодействия" в материалах различной природы Текст. / B.C. Хмелевская, И.А. Антошина, М.Н. Кордо // ФММ. 2007. - Т. 103. - №6. - С. 652-656.

32. Морозов Н.П. Глубокое проникновение радиационных дефектов из ионно-имплантированного слоя в объем полупроводников Текст. / Н.П. Морозов, Д.И. Тетельбаум // Физика и техника полупроводников. 1983. - Т. 17. - Вып. 5 - С. 838842.

33. Эффект дальнодействия при ионном облучении металлических фолы Текст. / П.В. Павлов [и др.] // Металлы. 1993. - №3. - С. 78-83.

34. Дальнодействие в металлах и полупроводниках при ионном облучении Текст. / П.В. Павлов [и др.] //Высокочистые вещества. 1993. - № 4. - С. 26-31.

35. Dislocation structures in near-surface layers of pure metals formed by ion implantation Текст. / A.N. Didenko [et al.] // Materials Science and Engineering. 1989. - V. AI 15. -P. 337-341.

36. Zhukov V.P. The role of shock wave in low-energy recoil radiation damage Текст. / V.P. Zhukov, A.V. Ryabenko // Rad. Eff. 1984. - V. 82. - № 3/4. - P. 85-95.

37. Жуков В.П. Расчет пиков смещения в приближении сплошной среды Текст. / В.П. Жуков, А.В. Демидов // Атомная энергия. 1985. - Т. 59. - Вып. 1. - С. 29-33.

38. Chudinov V.G. Kinetics of Diffuse Processes within a Cascade Region in the Sub-Threshold of FCC and HCP Текст. / V.G. Chudinov, R.M.J. Cotterill, V.V. Andreev // Metals. Phys. Stat. Sol. (A). 1990. - V. 122. - P. 111-120.

39. Мартыненко Ю.В. Распыление металла быстрыми многозарядными ионами Текст. / Ю.В. Мартыненко, Ю.Н. Явлинский //ЖТФ. 1990. - Т. 58. - Вып. 6. - С.1164-1171.

40. Ионная имплантация Текст. / Под ред. Дж. К. Хирвонена. М.; Металлургия, 1985. -391 с.

41. Pogrebnjak A.D. Increased microhardness and positron annihilation in Al exposed to a high-power ion beam Текст. / A.D. Pogrebnjak, Sh.M. Ruzimov // Phys. Lett. A. 1987. -V. 120.-№5.-P. 259-262.

42. Повышение циклической прочности металлов и сплавов методом ионной имплантации Текст. / Б.Г. Владимиров [и др.] // Поверхность. Физика, химия, механика. 1982. - № 7. - С. 139-147.

43. Дислокационные структуры приповерхностных слоев чистых металлов после ионной имплантации Текст. / А.Н. Диденко [и др.] // Поверхность. Физика, химия, механика. 1989. -№3. - С. 120-131.

44. Эволюция свойств поликристаллических металлов (на примере пленок Fe, Ni и фольгпермаллоя) при ионной имплантации Текст. / Е.В. Курильчик [и др.] // Поверхность. Физика, химия, механика. 1992. - № 4. - С. 102-107.

45. О механизме малодозного эффекта дальнодействия Текст. / Д.И. Тетельбаум [и др.] //Изв. РАН. Сер. физ. 2000. - Т. 64. - № 4. - С. 726-731.

46. Дальнодействующее знакопеременное изменение микротвердости металлических фольг при ионном и световом облучениях Текст. / Д.И. Тетельбаум [и др.] // Поверхность. 2003. - № 4. - С. 67-69.

47. О механизме эффекта дальнодействия при облучении твердых тел Текст. / Д.И. Тетельбаум [и др.] // Изв. РАН. Сер. физ. 1996. - Т. 60. - № 4. - С. 210-212.

48. Влияние экранирования на эффект дальнодействия при ионном облучении металлических фольг Текст. / Д.И. Тетельбаум [и др.] // Металлы. 1996. - № 5. - С. 114-116.

49. Тетельбаум Д.И. Об энергетическом пороге эффекта дальнодействия при ионном облучении тонких фольг металлов Текст. / Д.И. Тетельбаум, Е.В. Курильчик // Высокочистые вещества. 1995. - № 2. - С. 98-100.

50. Deamaley G. The Effects of ion implantation upon the mechanical properties of metals and cemented carbides Текст. / G. Dearnaley // Rad. eff. 1982. - V. 63. - P. 1-15.

51. Dearnaley G. The alteration of oxidation and related properties of metals by ion implantation Текст. / G. Dearnaley // Nucl. Inst, and Meth. -1981. V. 182/183. - Part 2. -P. 899-919.

52. Hubler G.K. Текст. / G.K. Hubler, F.A. Smidt // Nucl. Inst, and Meth. -1985. № 7/8. - P. 151.

53. Мартыненко Ю.В. Утечка трития в термоядерном реакторе Текст. / Ю.В. Мартыненко, Ю.Н. Явлинский // Атомная энергия. 1985. - Т.58. - Вып.2. - С. 111113.

54. Успенская Г.В. Изменение межплоскостных расстояний в глубоких слоях кремния при бомбардировке ионами средних энергий Текст. / Г.В. Успенская, В.М. Генкин, Д.И. Тетельбаум // Кристаллография. 1973. - Т. 18. - Вып. 2. - С. 363-366.

55. Массоперенос в монокристаллах молибдена и карбида кремния при облучении низкоэнергетическими ионами тлеющего разряда Текст. / А.А. Бабад-Захряпин [и др.] // Атомная энергия. 1980. - Т. 48. - С. 98-100.

56. Поверхность вольфрама в гелиевой плазме тлеющего разряда Текст. / Суворов A.J1. [и др.] // Атомная энергия. 1982. - Т.2. - Вып. 4. - С. 2-26.

57. Эффект дальнодействия в ионно-имплантированном сплаве СизАи Текст. / А.Ю. Бунин [и др.] // Физика металлов и металловедение. 1990. - № 4. - С. 171-175.

58. Сюткин Н.Н. Полевая ионная микроскопия ионно-имплантированпых сплавов Текст. / Н.Н. Сюткин, В.А. Ивченко // Изв. вузов. Физика. 1994. - № 5. - С. 41-58.

59. Thompson D.A. High density cascade effects Текст. / D.A. Thompson // Radiation effects and defects in solids. 1981. - V. 56. - № 3-4. - P. 105-150.

60. Дамаск A.C. Точечные дефекты в металлах. Текст. / А.С. Дамаск, Дж. Дине. М.: Мир, 1966.- 305 с.

61. Duguotto D.J. The effect of low energy He+ ingestion on the surface structure- of ordered Ni-base alloys. Текст. / D.J. Duguotto, R.C. Krutent // Phil. Mag. 1971. - V. 24. - № 192. -P. 141-1421.

62. Текст. / A.A. Никитин [и др.] // Поверхность. Физика, химия, механика. 1984. - 5. -С. 29.

63. The effect of ion implantation on the fatigue properties of polycrystalline copper Текст. / A. Kujore [et al.] //Nucl. Instr. and Meth. 1981. - V. 182/183. - P 949-958.

64. Имплантация ионов азота в сталь 12Х18Н10Т в условиях механического нагружения Текст. / Г.В. Гордеева [и др.] // Атомная энергия. 1990. - Т. 68. - Вып. 3. - С. 210211.

65. Мартыненко Ю.В. Ускорение диффузии ионно-имплантированной примеси при больших дозах Текст. / Ю.В. Мартыненко, П.Г. Московкин // ЖТФ. 1986. - Т. 61. -Вып. 1.-С. 179-180.

66. Matthews LM. Transmission electron microscopy of carbon-implanted {111} copper surfaces Текст. / L.M. Matthews, C.A.B. Ball // J. Appl. Phys. 1987. - V. 61. - No. 6. - P. 2166-2169.

67. Структурные изменения в приповерхностных и глубинных слоях меди под действием плазмы газового разряда Текст. / Э.В. Козлов [и др.] // Цветные металлы. 1991. - № 7.-С. 53.

68. Формирование дефектной структуры при воздействии на металлы плазмы газового разряда Текст. / Э.В. Козлов [и др.] // Изв. вузов. Физика. 1992. - № 1. - С. 14-19.

69. Эволюция дислокационной структуры при обработке металлов и сплавов в плазме газового разряда Текст. / Н.А. Попова [и др.] // Эволюция дислокационной структуры. Упрочнение и разрушение сплавов. Томск: Изд-во Том. ун-та. - 1992. - С. 107-115.

70. Козлов Э.В. Физическая картина модификации поверхностных слоев и объема металла при воздействии низкоэнергетической плазмы Текст. / Э.В. Козлов, И.В. Терешко, Н.А. Попова // Изв. вузов. Физика. № 5. - 1994. - С. 127-140.

71. Дислокационные структуры приповерхностных слоев чистых металлов после ионной имплантации Текст. / А.Н. Диденко [и др.] // Поверхность. Физика, химия, механика. 1989. -№3. - С. 120-131.

72. Шаркеев Ю.П. Модификация микроструктуры и механических свойств чистых металлов ионными пучками высоких энергий Текст. / Ю.П. Шаркеев, Г.В. Пушкарева, А.И. Рябчиков // Изв. вузов. Черная металлургия. 1990. - № 10. - С. 9091.

73. Мартыненко Ю.В. Механизмы изменения глубоких слоев твердого тела при ионной бомбардировке Текст. / Ю.В. Мартыненко, П.Г. Московкин // Поверхность, физика, химия, механика. 1991. - № 4. - С. 44-50.

74. Мартыненко Ю.В. Эффект дальнодействия и перенос энергии в твердых телах при ионной бомбардировке Текст. / Ю.В. Мартыненко, П.Г. Московкин // Неорганические материалы. 1998. - Т. 34. - № 9. - С. 1142-1144.

75. Эффект дальнодействия в металлах при ионной имплантации Текст. / Шаркеев Ю.П. [и др.] // Металлы. 1998. - № 1. - С. 109-115.

76. Структурные изменения глубинных слоев материала после модификации ионными пучками и природа его упрочнения Текст. / А.Н. Диденко [и др.] // ДАН СССР. Сер. тех. физ. 1987. - Т. 296. - № 4. - с. 869-871.

77. Microstructure of the near-surface layers of ion-implanted polycrystalline Си Текст. / A.N. Didenko [et al.] // Surface and Coatings Technology. 1992. - V. 56. - P. 11-17.

78. Ионная имплантация и «эффект дальнодействия» в поликристаллическом a-Fe Текст. / А.Н. Диденко [и др.] // Металлы. 1993. - № 3. - С. 122-129.

79. Шаркеев Ю.П. Дислокационные структуры и упрочнение ионно-имплантированных металлов и сплавов Текст. / Ю.П. Шаркеев, А.Н. Диденко, Э.В. Козлов // Изв. вузов. Физика. 1994. - № 5. - С. 92-108.

80. Дислокационная структура в крупнозернистой меди после ионной имплантации Текст. / Шаркеев Ю.П. [и др.] // Физика и химия обработки материалов. 1996. - № 4. - С. 14-20.

81. The mechanisms of the long-range effect in metals and alloys by ion implantation Текст. / Sharkeev Yu.P. [et al.] // Surface and Coatings Technology. 1996. - V. 83. - P. 15-21.

82. Влияние упругих волн, возникающих при ионной бомбардировке, на структурное совершенство полупроводниковых кристаллов Текст. / П.В. Павлов [и др.] // Физика и техника полупроводников. 1986. - Т. 20. - Вып. 3. - С. 503-507.

83. Семин Ю.А. Усиление генерируемых ионной бомбардировкой упругих волн при распространении в кристалле с кластерами дефектов Текст. / Ю.А. Семин, В.Д. Скупов, Д.И. Тетельбаум // Письма в ЖТФ. 1988. - Т. 14. - Вып. 3. - С. 273-276.

84. Ударно-акустические эффекты в кристаллах при ионном облучении Текст. / П.В. Павлов [и др.] // Физика и химия обработки материалов. 1991. - № 6. - С.53-57.

85. Жуков В.П. Генерация упругих волн при эволюции пиков смещений Текст. / В.П. Жуков, А.А. Болдин // Атомная энергия. 1987. - Т. 63. - № 6. - С. 375-379.

86. Ерофеев В.И. Роль акустических волн при упрочнении ионными пучками Текст. /

87. B.И. Ерофеев, И.Г. Романов, И.Н. Царева // Волновые задачи механики. Под ред. А.И. Весницкого, В.И. Ерофеева. Нижний Новгород: Нижегородский филиал института машиноведения РАН, 1992. - С. 51-63.

88. Блейхер Г.А. Тепломассоперенос в твердом теле под воздействиеммощных пучков заряженных частиц Текст. / Г.А. Блейхер, В.П. Кривобоков, О.В. Пащенко. -Новосибирск: Наука, 1999. 234 с.

89. Псахье С.Г. О возможности формирования солитонообразных импульсов при ионной имплантации Текст. / С.Г. Псахье [и др.] // Письма в ЖТФ. 1999. - Т. 25. - Вып. 6.1. C. 7-12.

90. Влияние бомбардировки ускоренными ионами на эффекты термомагнитной обработки ферромагнетиков Текст. / В.В. Губернаторов, Т.С. Сычева, Ю.Н. Драгошанский, В.В. Овчинников, В.А. Ивченко // ДАН. 2006. - Т. 410. - №2. - С. 194-196.

91. Структурная неоднородность и магнитные свойства магнитомягких материалов Текст. / Ю.Н. Драгошанский, В.В. Губернаторов, Б.К. Соколов, В.В. Овчинников // Доклады РАН. Техническая физика. 2002. - Т. 383. - № 6. - С. 761-763.

92. Давыдов В.Г. О некоторых актуальных проблемах разработки алюминиевых сплавов и технологий для авиакосмичекого применения Текст. / В.Г. Давыдов // Известия вузов. Цветная металлургия. 2001. - № 4. - С. 32-36.

93. Колачев Б.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов Текст. / Б.А. Колачев, В.И. Елагин, В.А. Ливанов. М.: МИСИС, 2001. - 416 с.

94. Алюминий-литиевые сплавы. Структура и свойства Текст. / И.Н. Фридляндер [и др.]. Киев: Наукова думка, 1992. - 192 с.

95. Bourcier R.J. The mechanical response of aluminum implanted with oxygen ions Текст. / R.J. Bourcier, S.M. Myers, D.H. Polonis //Nucl. Instrum. and Meth. Phys. Res. B. 1990. -V. 44. -№3.- P. 278-288.

96. Ohira S. Oxygen irradiation effect in ion-beam synthesized aluminium oxide layers Текст. / S. Ohira, M. Iwaki //Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. B. 1990. - V. 46. - P. 413.

97. Structural investigation of AI2O3 formed by ion implantation at various doses Текст. / Pawar P.S. [et al.] // Nucl. Instrum. and Meth. Phys. Res. B. 1989. - V. 39. - № 1-4. - P. 670-674.

98. Blawert C. Plasma immersion ion implantation of pure aluminum at elevated temperatures Текст. / С. Blawert, B.L. Mordike // Nucl. Instrum. and Meth. Phys. Res. B. 1997. - V. 127-128.-P. 873-878.

99. Файзрахманов И.А. Структура и прочность имплантированных ионами азота пленок алюминия Текст. / И.А. Файзрахманов, В.В. Базаров, И.Б. Хайбуллин // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2001. - № 6. - С. 95-98.

100. Lucas S. Temperature and dose dependences of nitrogen implantation into aluminum Текст. / S. Lucas, G. Terwagne, F. Bodart // Nucl. Instrum. and Meth. Phys. Res. B. -1990. V. 50. - №1-4. - P. 401-405.

101. Rauschenbach B. Characterization of nitrogen-ion-implanted aluminum Текст. / В. Rauschenbach, К. Breuer, G. Leonhardt //Nucl. Instrum. and Meth. Phys. Res. B. 1990. -V.47. -№4. -C. 396-403.

102. Углов В.В. Структурно-фазовые изменения в алюминии при имплантации ионов углерода Текст. / В.В. Углов, Н.Н. Черенда, В.В. Ходасевич // Физика и химия обработки материалов. 1999. - № 1. - С. 5-9.

103. Фазовый и элементный состав алюминия, имплантированного ионами углерода и азота Текст. / В.В. Углов [и др.] // Перспективные материалы. 2000. - № 4. - С. 6974.

104. Структурно-фазовые изменения в алюминии при последовательной имплантации ионов углерода и азота Текст. / В.В. Углов [и др.] // Физика и химия обработки материалов. 2000. - № 2. - С. 12-16.

105. Влияние имплантации ионов бора на фазовый состав, микроструктуру и прочностные характеристики пленок алюминия Текст. / И.А. Файзрахманов [и др.] // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2003. - № 10. - С. 109112.

106. ТЕМ and RBS channeling of nanosized bicrystalline (Pb, Cd) inclusions in A1 made by sequential ion implantation Текст. / E. Johnoson [et al.] // Nucl. Instrum. and Meth. Phys. Res. B. 1997. - V. 127-128. - P. 727-733.

107. Модификация Al сплавов мощным ионным пучком при повышенных температурах Текст. / B.C. Ковивчак [и др.] // Физика и химия обработки материалов. 2004. - № 1. - С. 28-30.

108. Анищик В.М. Влияние высокоэнергетических ионов неона на структуру сплава алюминий-марганец Текст. / В.М. Анищик, JI.A. Васильева, С.И. Жукова // ФХОМ. -1998.-№1 С. 5-8.

109. Анищик В.М. Эволюция микроструктуры стареющих алюминиевых сплавов при высокоэнергетической ионной имплантации Текст. / В.М. Анищик, С.И. Жукова, JI.A. Васильева // Физика и химия обработки материалов. 1998. - № 6. - С. 9-14.

110. Анищик В.М. Микротвердость сплавов системы алюминий-медь-магний, имплантированных высокоэнергетическими ионами криптона Текст. / В.М. Анищик, С.И. Жукова, Н.И. Поляк // Физика и химия обработки материалов. 1999. - № 6. - С. 9-12.

111. Поляк Н.И. Структурно фазовое состояние и микротвердость сплавов на основе алюминия и меди, имплантированных высокоэнергетическими ионами криптона Текст.: автореф. дне. . канд. физ.-мат. наук. Минск, 2006. - 21 с.

112. Мартин Дж. Стабильность микроструктуры металлических систем Текст. / Дж. Мартин, Р. Доэрти; пер. с англ. М.: Атомиздат, 1978. - 280 с.

113. Буйнов Н.Н. Распад пересыщенных металлических твердых растворов Текст. / Н.Н. Буйнов, P.P. Захарова. М.: Металлургия, 1964. - 146 с.

114. Келли А. Дисперсионное твердение Текст. / А. Келли, Р. Никлсон; пер. с англ. М.: Металлургия, 1966. - 300 с.

115. Металловедение алюминия и его сплавов Текст. / Под ред. И.Н.Фриндлендера. М.: Металлургия, 1983. - 112 с.

116. Gerold V. On the structures of Guinier-Preston zones in Al-Cu alloys Текст. / V. Gerold // Scr. met. 1988. - V. 22. - №7. - P. 927-932.

117. Sato Tatsuo. High resolution electron microscopy of phase decomposition microstuctures in aluminum-based alloys Текст. / Tatsuo Sato, Arihiko Kamio // Mater Sci and eng A. -1991.-V. 146.-№1-2.-P. 161-180.

118. Phyllips V.A. High resolution electron microscope observations on precipitation in Al-3,0%Cu alloy Текст. / V.A. Phyllips // Acta met. 1975. - V. 23. - №6. - P. 751-767.

119. Чуистов K.B. Начальные стадии распада твердых растворов Текст. / К.В. Чуистов // Металлофизика и новейшие технологии. 1995. - Т. 17. - №4. - С. 26-43.

120. Алюминиевые сплавы. Структура и свойства полуфабрикатов из алюминиевых сплавов Текст. // Справочник. М.: Металлургия, 1974. - 432 с.

121. Оводенко М.Б. Прокатка алюминиевых сплавов Текст. / М.Б. Оводенко, В.И. Копнов, Ф.В. Гречников. М.: Металлургия, 1992. - 270 с.

122. Захаров В.В. Термическая стабильность Al-Li-сплавов Текст. / В.В. Захаров // МиТОМ. 1999. - № 1. - С. 35-39.

123. Lavernia E.J. Review Strength, deformation, fracture behaviour and ductility of aluminum-lithium alloys Текст. / E.J. Lavernia, T.S. Srivatan, F.A. Mohamed // J. of Mater. Sci. and Eng. 1990.-V. 25.-P. 1137-1158.

124. Чуистов K.B. Локализация деформации и возможности ее устранения в сплавах с когерентной фазой выделения на основе Al-Li Текст. / К.В. Чуистов // Металлофизика. 1991.-Т. 13.-№7. -С. 23-40.

125. Влияние легирования медью и магнием сплавов на основе алюминий-литий Текст. / P.P. Романова [и др.] // Технология легких сплавов. 1992. - № 1. - С. 39-44.

126. Романова P.P. Структура и механические свойства сплава Al-Li-Mg-Cu-Zr, состаренного в интервале температур 20-220°С Текст. / P.P. Романова // ФММ. -1993.-Т. 76. -№1.-С. 153-158.

127. Анищик В.М. Модификация инструментальных материалов ионными и плазменными пучками Текст. / В.М. Анищик, В.В. Углов. Минск: БГУ, 2003. - 191 с.

128. Крейндель Ю.Е. Разработка и применение источников интенсивных электронных пучков Текст. / Ю.Е. Крейндель. Новосибирск: Наука, 1976. - С. 113-129.

129. ГОСТ 1497-84. Методы испытаний на растяжение Текст. М.: Изд-во стандартов, 1984.-35 с.

130. Гаврилов Н.В. Источник интенсивных широких пучков ионов газов на основе разряда с полым катодом в магнитном поле Текст. / Н.В. Гаврилов, С.П. Никулин, Г.В. Радковский // Приборы и техника эксперимента. 1996. - № 1. - С. 93-98.

131. Biersack J.P. A Monte Carlo computer program for the transport of energetic ions in amorphous targets. Текст. / J.P. Biersack, L.G. Haggmark // Nucl. Instrum. and Methods. -1980.-V. 174.-P. 257-269.

132. Уманский Я.С. Рентгенографический и электронно-оптический анализ Текст. / Я.С. Уманский [и др.] // Учебное пособие для вузов. 4-е изд. - М.: МИСИС, 2002. - 360 с.

133. Штремель М.А. Прочность сплавов. Ч. I. Дефекты решетки Текст. / М.А. Штремель. М.: Металлургия, 1982. - 279 с.

134. Золотаревский B.C. Механические свойства металлов Текст. / B.C. Золотаревский. -М.: Металлургия, 1983. 352 с.

135. Булычев С.И. Испытание материалов непрерывным вдавливанием индентора Текст. / С.И. Булычев, В.П. Алехин. М.: Машиностроение, 1990. - 223 с.

136. Хирш П. Электронная микроскопия тонких кристаллов Текст. / П. Хирш [и др.]; пер.с англ. М: Мир, 1986. - 574 с.

137. Горелик С.С. Рентгенографический и электроннооптический анализ. Приложения Текст. / С.С. Горелик, J1.H. Расторгуев, Ю.А. Скаков. М: Металлургия, 1970. - 107 с.

138. Precipitation formation in Al4Cu by Ion Irradiation Текст. / A. Mucklich, N. Gushchina, E. Wieser, V.V. Ovchinnikov // Proceedings 31th Conference of the DGE, Deutsche Gesellschaft fur Elektronenmikroskopie, Dresden, 2003. P. 348-349.

139. Харди Г.К. Выделение как структурно-чувствительный процесс Текст. / Г.К. Харди, Дж. Хилл // Успехи физики металлов: сб. статей № 2 / Под ред. Я.С. Уманского, Б.Н. Финкелыптейна. М.: Металлургиздат, 1958.-339с.

140. Уманский Я.С. Рентгенография металлов и полупроводников Текст. / Я.С. Уманский. М.: Металлургия, 1969. - 496 с.

141. Миркин Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов Текст. / Л.И. Миркин. М.: Гос. Изд-во физ.-мат. литературы, 1961. - 864 с.

142. Vacancy-type defect distributions near argon sputtered Al(100) surface studied by variable-energy positrons and molecular dynamics simulations Текст. / J. Makinen [et al.] // Surface Sci. 1986. - V. 175. - № 2. - P. 385-414.

143. Yagi E. Lattice Location Study on Kr in Al by the Channelling Method Текст. / E. Yagi // Phys. Status Solidi. 1987. - V 104. - №. 1. - P. K13-K16.

144. Кинетика структурных изменений в приповерхностном слое алюминия, облученного ионами аргона низких энергий Текст. / М.Е. Гуревич [и др.] // Металлофизика. -1990.-Т. 12. -№6. -С. 47-50.

145. Радиационные нарушения в монокристаллах молибдена и ниобия Текст. / B.C. Хмелевская [и др.] // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика радиац. повреждений и радиац. материаловедение. 1983. - Вып. 5. - С. 22-26.

146. Низкотемпературное деформационное растворение интерметаллидных фаз №зА1 (Ti, Si, Zr) в Fe-Ni сплавах с ГЦК решеткой Текст. / В.В Сагарадзе [и др.] // ФММ. 1994. -Т. 78.-Вып. 6.-С. 49-61.

147. Алехин В.П. Физика прочности и пластичности поверхностных слоев материалов Текст. / В.П. Алехин. М.: Наука, 1983. - 280 с.

148. Изменение дислокационной структуры и фазового состава сплава АМгб при облучении ионами Аг+ с энергией 40 кэВ Текст. / А.Р. Школьников, В.В. Овчинников, Н.В. Гущина, Ф.Ф. Махинько, JI.C. Чемеринская, С.М. Можаровский,

149. B.А. Козловских, Л.И. Кайгородова // Известия Томского политехнического университета. 2005. - Т. 308. - №7. - С. 58-64.

150. Хоникомб Р. Пластическая деформация металлов Текст. / Р. Хоникомб. М.: Мир, 1972.-408 с.

151. Krasilnikov N.A. Grain Boundary Effects in Nanocrystalline Copper Текст. / N.A. Krasilnikov, G.I. Raab // Mater. Sci. Forum. 1999. - V. 294-296. - P. 701-706.

152. Палазова C.B. Влияние гомогенизации на структуру и свойства сплава АМгб Текст. /

153. C.В. Палазова//Тезисы докл. научн.-техн. конференции. Минск, 1990. - С. 20.

154. Кайгородова Л.И. Влияние условий гомогенизации на структуру и свойства сплава Al-Mg Текст. / Л.И. Кайгородова, В.М. Замятин, В.И. Попов // ФММ. 2004. - Т. 98. -№ 4.- С. 75-82.

155. Mechanical properties of 10 MeV Xe3+ irradiated Cu and CuAbs- Текст. / A. Kehrel [et al.] // J. Nucl. Mater. 1993. - V. 207. - P. 153-158.

156. Flower Н. Solid state phase transformations of aluminum-lithium alloys Текст. / H. Flower, P. Gregson // Mater. Sci. and Tech. 1989. - V. 3. - № 2. - P. 81-90.

157. Martin J. Aluminum-Lithium alloys. Текст. / J. Martin // Ann. Rev. Mater. Sci. 1988. - P. 101-110.

158. Влияние температуры на закономерности структурно-фазовой модификации поверхности молибдена при имплантации ионов циркония и азота. Текст. / А.Н. Тюменцев [и др.] // Физика металлов и металловедение. М: Наука, 1997. - Т. 83. -Вып. 2.-С. 109-115.

159. Ракин В.Г. Влияние пластической деформации на устойчивость частиц распада в сплаве алюминий-медь. Текст. / В.Г. Ракин, Н.И. Буйнов // ФММ. 1961.- Т. 111.-Вып. 1.-С. 59-73.

160. Растворение сферических и пластинчатых интерметаллидов в Fe-Ni-Ti аустенитных сплавах при холодной пластической деформации. Текст. / В.В. Сагарадзе [и др.] // ФММ. 1988. - Т. 66. - Вып. 2. - С. 328-338.

161. Мессбауэровские исследования кинетики деформационного растворения интерметаллидов в Fe-Ni-Ti аустените, Текст. / В.А. Шабашов [и др.] // Металлофизика. 1990. - Т. 2. - № 4. - С. 107-114.

162. Фазовые превращения при низкотемпературном облучении электронами в аустенитных Fe-Ni и Fe-Ni-Ti сплавах Текст. / В.В. Сагарадзе [и др.] // ФММ. 1994. - Т. 78. - Вып. 4. - С. 88-96.

163. Тюменцев А.Н. Закономерности структурно-фазовых превращений в металлических сплавах при высокодозной ионной имплантации Текст. / А.Н. Тюменцев, А.Д. Коротаев, С.П. Бугаев // Изв. вузов, Физика. 1994. Т. 37. - № 5. - С. 59-71.

164. Duquotto D.J. The effect of low energy He+ injection on the surface structure of ordered Ni-base alloys Текст. / D.J. Duquotto, R.C. Krutent // Phil. Mag. 1971. - V. 24. - № 192. - P. 1411-1421.

165. Горелик С.С. Рекристаллизация металлов и сплавов Текст. / С.С. Горелик. М.: Металлургия, 1978. - 568 с.

166. Биронт B.C. Применение ультразвука при термической обработке металлов Текст. / B.C. Биронт. М.: Металлургия, 1978. - 168 с.

167. Кулемин А.В. Ультразвук и диффузия в металлах Текст. / А.В. Кулемин. М.: Металлургия, 1978. - 200 с.