Чепак-Гизбрехт М.В.
Перераспределение легирующих элементов в материалах с разными механизмами диффузии в условиях воздействия потока электронов
В условиях воздействия концентрированных потоков энергии в зависимости от режима обработки (время воздействия, мощность и др.) в материале возникают градиенты температуры, концентрации, поля напряжений и деформаций, происходят фазовые и химические превращения, рекристаллизация, сегрегация. Механизмы переноса: диффузия в объеме и по границам, диффузия вакансий, миграция дефектов и границ зерен в этих условиях могут изменяться. Все эти эффекты взаимосвязаны и влияют друг на друга на каждой стадии процесса модификации в разной степени. Среди интересных явлений при диффузии легирующих элементов в металлах – миграция границ зерен [1] и появление потоков примесных атомов как следствие градиента концентрации внутренних границ раздела [2].
Для исследования механизмов перераспределения легирующих элементов в условиях электронно-лучевого воздействия рассматривается кристаллический материал, например, покрытый тонким аморфным слоем. Полагаем, что на поверхность со стороны покрытия действует импульсный источник энергии, связанный с электронным лучом. Математическая модель включает уравнение теплопроводности для образца с тонким покрытием и систему уравнений для диффузанта и площади внутренних границ. Второе уравнение содержит источниковое слагаемое, связанное с явлением рекристаллизации вследствие появления термических и концентрационных напряжений. Напряжения и деформации находятся в квазистатическом приближении. Модель включает такие коэффициенты переноса как парциальный коэффициент диффузии, коэффициент диффузии по границам раздела, коэффициент миграции внутренних поверхностей вследствие наличия градиентов концентраций диффундирующих компонентов и коэффициент миграции внутренних поверхностей вследствие их неоднородного распределения в объеме поликристалла. Задача решена численно.
[1] Глейтер Г. Большеугловые границы зерен : пер. с англ. / Г. Глейтер, Б. Чамерс. — Москва: Мир, 1975. — 376 с
[2] Князева А.Г. О моделировании необратимых процессов в материалах с большим числом внутренних поверхностей / А.Г. Князева // Физическая мезомеханика. – 2003. – Т. 6, № 5. –С. 11-27.
К списку докладов