Изучение элементарного состава сплавов

Некоторые изменения в структуре образованного сплава наблюдается при взаимодействии материалов подложек с чистым индием. Чистый индий наносился тонким слоем на подложку и эта зона являлась мишенью для сфокусированного излучения. В составе образовавшегося сплава появляется индий с некоторой концентрацией или происходит увеличение его концентрации, если он там был изначально. Например, концентрация индия в образованном на поверхности железной подложки сплаве, в которой его первоначально не было, составила 0,343%. А концентрация индия в сплаве образованном на поверхности медной подложки, где она изначально составляла 0,367%, увеличилась до 2,883%.  Это подтверждает то, что мощное лазерное излучение позволяет сплавлять различные металлы между собой.

2.6.Теоретическое обоснование полученных результатов

При взаимодействии лазерного излучения  с материалами протекает ряд  сложных взаимосвязанных явлений, в различной степени проявляющихся  в конкретных процессах лазерной обработки. Это поглощения лазерного излучения на поверхности материала, его нагрев и распространение тепла; термоупругие деформации и термическое разрушение материала; плавление материала и испарение его с поверхности; движение расплава под действием отдачи паров или плазмы оптического пробоя окружающего газа или жидкости и сил поверхностного натяжения, приводящее к его выплеску, переносу или конвективному перемешиванию; оптический пробой паров материала или окружающего газа и формирование плазменного факела, собственное излучение которого может вносить основной вклад в нагрев материала; пластическая деформация материала давлением паров или плазмы оптического пробоя; распространение лазерного излучения через плазму, сопровождающееся его поглощением, рефракцией и,  конечном счете, изменением пространственно-временной структуры лазерного излучения, достигающего обрабатываемой поверхности; взаимодействие окружающего газа или паров жидкости и плазмы пробоя с расплавом материала, приводящее к насыщению расплава различными элементами и добавками; охлаждение и затвердевание расплава, сопровождающиеся структурно-фазовыми и химическими превращениями. Конечный результат воздействия лазерного излучения на материал весьма чувствителен к параметрам излучения (длине волны, пространственно-временной структуре), а также к состоянию поверхности обрабатываемого вещества и его составу; при этом внутренняя взаимосвязь перечисленных выше процессов приводит к весьма сложной картине протекания лазерной обработки материалов[8].

При данной плотности мощности излучения до / происходит интенсивный локальный разогрев обрабатываемого сплава. Температура нагрева в месте воздействия лазерным лучом существенно зависит от коэффициента отражения для данной длины волны (λ = 1,06 мкм) для различных металлов, входящих в сплав. Поверхностное поглощение значительно увеличивается с ростом температуры сплава, а также при наличии на поверхности различных пленок. За счет теплопроводности происходит распространение тепла в глубину образца, которое сопровождаемое термоупругими деформациями и термическим разрушением материала и приводит к его плавлению. Под действием плазмы оптического пробоя воздуха происходит движение расплава на поверхность, завершающееся его выплеском. На месте выплескивания расплава из облучаемой зоны мишени формируется кратер. Форма кратера определяется условиями вытекания расплава — направлением воздействия излучения на образец, глубиной лунки и поверхностной энергией, а также временной зависимостью температуры в пятне облучения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

В результате проведенного исследования в сплавах, образованных путем лазерной обработки систем образцов, были выявлены изменения концентрации металлов, входящих в их состав. Это говорит о том, что лазерная обработка является эффективным способом изменения внутренней структуры сплавов и подтверждает перспективность развития лазерных технологий, о которых говорилось выше. Воздействуя лазерным излучением на сплавы различных металлов, мы можем изменять их физические свойства, определяемыми концентрацией того или иного металла в сплаве. Было установлено, что на конечный результат воздействия лазерного излучения на сплавы оказывают влияние параметры самого излучения (длина волны, пространственно-временная структура), а также состояние поверхности обрабатываемого образца и его состав.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Крылов К.И., Прокопенко В.Т., Митрофанов  А.С. Применение лазеров в машиностроении  и приборостроении. Л., 1978

2. Коротич В.И., Братчиков С.Г. Металлургия черных металлов. М., 1987

3. Материаловедение и конструкционные материалы. Ч.2.Металлы и сплавы. Под общ. ред. В. А. Струка. Гродно, 2007

4. Брандон Д. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля. М., 2004

5. Материаловедение и технология металлов. М., 2000

6. Костин П.П. Физико-механические испытания металлов, сплавов и неметаллических материалов. М., 1990

7. Справочная система ElvaX

8.Иванов А.Ю. Акустическая диагностика процесса лазерной обработки материалов. Гродно, 2007