Фундаментальные проблемы современного материаловедения,  2019,  том 16,  №3, 355-360

 

В.А. Федоров, М.В. Бойцова, Т.Н. Плужникова, Г.В. Новиков, С.В. Васильева

Влияние потока β-частиц и УФ излучения на свойства сплавов, находящихся в неравновесном состоянии

Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина, ул. Интернациональная, 33, 392000, Тамбов, Россия
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Аморфные сплавы считаются устойчивыми к воздействию ионизирующих излучений. Однако результат этого воздействия зависит от типа источника излучения. В работе проводилось исследование поведения сплавов, находящихся неравновесном структурном состоянии при воздействии потока низкоэнергетических β-частиц и УФ излучения (на примере аморфных и нанокристаллических сплавов). Облучение сфокусированным потоком β-частиц металлических сплавов приводило к локальному разогреву поверхности до высоких температур. В результате чего происходило испарение материала и на поверхности формировался кратер овальной формы. На краю кратера происходила дендритная кристаллизация, на дне кратера – зеренная кристаллизация. Исследование морфологии поверхности аморфного и нанокристаллического (НК) сплавов после локального воздействия сфокусированного потока β-частиц сканирующей электронной микроскопией показало, что на границе разделов происходит увеличение размеров зерна и, соответственно, уменьшение количества границ зерен. На процесс кристаллизации НК сплава влияет содержание в нем ниобия и меди, именно эти элементы ограничивают рост зерен до 200 нм. Кристаллизация происходит в две фазы: первая – растворение ниобиевого каркаса, и вторая – образование боратной фазы. Экспериментально установлено, что при воздействии ультрафиолетового излучения происходит падение предела прочности материала и это изменение зависит от времени облучения. При воздействии ультрафиолетового излучения на образцы, вероятно, происходят дополнительные процессы окисления и, как результат, коррозионные разрушения. С течением времени число доокисленных атомов-ионов возрастает, что приводит к повышению механической прочности, т.е. имеет место эффект подобный зависимости характерной для кристаллических тел: прочность-количество дефектов.

Ключевые слова: аморфные металлические сплавы, β-частицы, УФ излучение, кристаллизация, предел прочности, прочность.

УДК 538.975

DOI: 10.25712/ASTU.1811-1416.2019.03.011


 

Fundamental’nye problemy sovremennogo materialovedenia

(Basic Problems of Material Science (BPMS)) Vol. 16, No.3 (2019) 355-360

 

V.A. Fedorov, M.V. Boitsova, T.N. Pluzhnikova, G.V. Novikov, S.V. Vasilyeva

The effect of β-particles and UV radiation on the properties of alloys in a nonequilibrium state

Derzhavin Tambov State University, Internatsionalnaya Str., 33, Tambov, 392000, Russia

Amorphous alloys are considered resistant to ionizing radiation. However, the result of this effect depends on the type of radiation source. In this work, we studied the behavior of alloys in a nonequilibrium structural state when exposed to a stream of low-energy β particles and UV radiation (using amorphous and nanocrystalline alloys as an example). Irradiation by a focused stream of β-particles of metal alloys led to local heating of the surface to high temperatures. As a result, the material evaporated and an oval shaped crater formed on the surface. At the edge of the crater, dendritic crystallization occurred; at the bottom of the crater, grain crystallization occurred. A study of the surface morphology of amorphous and nanocrystalline (NC) alloys after local exposure to a focused stream of β particles by scanning electron microscopy showed that grain sizes increase and, accordingly, a decrease in the number of grain boundaries occurs at the interface. The process of crystallization of the NС alloy is affected by the content of niobium and copper in it, it is these elements that limit grain growth to 200 nm. Crystallization occurs in two phases: the first is the dissolution of the niobium framework, and the second is the formation of the borate phase. It was experimentally established that when exposed to ultraviolet radiation, the tensile strength of the material decreases and this change depends on the exposure time. Under the influence of ultraviolet radiation on the samples, additional oxidation processes and, as a result, corrosion damage, are likely to occur. Over time, the number of oxidized ion atoms increases, which leads to an increase in mechanical strength, i.e. there is an effect similar to the dependence characteristic of crystalline bodies: strength-number of defects.

Keywords: amorphous metal alloys, β-particles, UV radiation, crystallization, tensile strength, strength.