Дифузійне фазоутворення та властивості нанорозмірних плівкових матеріалів V/Ag, Fe/Pt/Au, Ni/Cu/Cr, Ni/Cu/V

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorОрлов, Андрій Костянтинович
dc.date.accessioned2019-11-22T14:59:18Z
dc.date.available2019-11-22T14:59:18Z
dc.date.issued2019
dc.description.abstractenThe dissertation is devoted to the establishment of the laws of diffusion phase formation during thermal and ionic processing of nanoscale layered film compositions of BCC (V, Fe, Cr), HCC (Ag, Pt, Ni, Cu) and HCT (FePt) lattices, among which systems are complete components (V-Ag); with a wide range of solid solutions (V-O) and ordering effects (Fe-Pt); and varying degrees of mutual solubility (Ni-Cu-Cr); with significantly different thermodynamic and crystal-chemical properties of the interacting components VAg, Fe-Au, Ni-Cu, Ni-Cr). At the systematic level, the laws of diffusion phase formation and formation of structures that are an atypical for a massive state are investigated, as well as the influence of an additional (intermediate) layer, nanoscale factor, annealing atmosphere, and ionic surface treatment. For this purpose, a complex of experimental research methods was used: mass spectrometry of secondary neutral particles and secondary ions, X-ray diffractometry with grazing incidence beam geometry, structural and phase analysis by GIWAXS method, transmission electron microscopy, atomic force microscopy, in-situ electron diffraction, four-probe resistometry, SQUID magnetometry. New methodological approaches to the structural analysis of nanoscale materials using synchrotron radiation (with a photon flux density of up to 12 orders of magnitude and an exposure duration 150 times shorter than traditional X-ray diffraction methods) have allowed us to establish a number of new effects. These studies were performed at the SPring-8 Synchrotron Center of the National Institute of Physico-Chemical Research RIKEN, Japan For the first time on the investigated compositions it is shown that under the influence of the nanoscale factor at thermal (in the temperature range 623-923 K) and ionic (with doses of irradiation 1016-1017 ion/cm2), atypical for a massive state structures of different type are formed: solid solutions of substitution and supersaturated solids of impurity penetration (oxygen in BCC-vanadium), structural constituents of mutually insoluble elements (V-Ag, Cu-Cr), three-component phases VхAgуОz, FeхPtуAuz, NiхCuуCrz, finedispersed structures, Fe grain boundaries saturated with Ag, A in, Cu, Cr. The selected heat and ion treatment modes are typical for industrial technologies. An annealing atmosphere (oxygen-, hydrogen-containing, neutral or ultra-high vacuum) as well as the creation of special layers of metal layers or substrates between metallic layers or on the substrate, have a regulatory influence on the development of thermally-activated processes of structures formation atypical for the massive state in the investigated nanoscale film compositions. Substantially other crystal-chemical, physical and magnetic characteristics (type of crystal lattice, degree of affinity for oxygen, electrical conductivity, magnetic susceptibility); the combination of annealing atmosphere and additional layers allows to: – block diffusion processes in V, V/Ag film materials when annealing in high vacuum 10-7 Pa compared to annealing in oxygen-containing atmospheres; – slow down the diffusion processes in the oxygen-containing annealing atmosphere by adding a HCC-Ag layer (low affinity to oxygen) to the BCC-V film (high affinity to oxygen); – accelerate the diffusion processes and phase formation (formation of the ordered L10-FePt phase intensifies when adding a paramagnetic FCC-Au metal layer to the FCTFePt ferromagnetic alloy); in a hydrogen-containing atmosphere, the diffusion of Au into the L10 phase intensifies; – stabilize the desired phase with promising properties and surface roughness by adding hydrogen to the neutral atmosphere (argon) of the FePt/Au/FePt thermal treatment by blocking the diffusion-induced grain boundaries migration of the L10-FePt phase. A multistage diffusion model as a set of diffusion mass transfer processes is confirmed, which includes different dominant diffusion phase formation mechanisms distributed over time. At the same time for the first time on the studied compositions the following set of dominant mechanisms is established: – diffusion by grain boundaries (Ag – in layer V; Au – in layer L10-FePt; Cu, Cr – in layer Ni); – output of the atoms of the components of the inner layers to the outer surface with the formation of the diffusing components phases (VхAgуОz, FeхPtуAuz, NiхCuуCrz); – saturation of grain boundaries of V, FePt, Ni layers by diffusing Ag, Au, Cu and Cr elements; – bulk diffusion from boundaries to volume of grains; – diffusion-induced grain boundaries migration with the formation of bulk structures atypical for the massive state. The established patterns of formation of such structures open the possibility to obtain new properties – those that cannot be achieved in a massive state with equilibrium phase composition and which are promising for micro- and nanoprocessing technologies. Among these properties are the high value of coercivity – 21 kOe – in the Fe/Pt/Au system at 873 K due to the use of a hydrogen annealing atmosphere and the addition of an Au layer.uk
dc.description.abstractruДиссертация посвящена установлению закономерностей диффузионного фазообразования в нанотолщинных слоистых пленочных композициях с ОЦК, ГЦК и ГЦТ решетками при термической и ионной обработках. Использован ряд новых методических подходов к структурному анализу с применением синхротронного излучения и плазмонной спектроскопии. Показано, что под влиянием фактора наноразмерности при термических (623-923 К) и ионных (1016-1017 ион/см2) воздействиях формируются нетипичные для массивного состояния структуры: твердые растворы замещения и пересыщенные твердые растворы внедрения примесей, структурные составляющие из взаимно нерастворимых в массивном состоянии элементов, мелкодисперсные структуры и т. п. Регулирующее влияние состава атмосферы термической обработки и дополнительных промежуточных слоев проявляется в блокировании, замедлении, ускорении диффузионного фазообразования или стабилизации желательных фаз. Подтверждена многостадийная модель, включающая в себя распределенные во времени различные доминирующие механизмы диффузионного фазообразования. Доказана возможность получения новых свойств, перспективных для технологий микро- и наноприборостроения.uk
dc.description.abstractukДисертаційна робота присвячена встановленню закономірностей дифузійного фазоутворення в нанотовщинних шаруватих плівкових композиціях з ОЦК, ГЦК та ГЦТ гратками при термічній та йонній обробках. Застосовано ряд нових методичних підходів до структурного аналізу із використанням синхротронного випромінювання та плазмонної спектроскопії. Показано, що під впливом фактору нанорозмірності при термічних (623-923 К) і йонних (1016-1017 йон/см2) впливах формуються нетипові для масивного стану структури: тверді розчини заміщення та пересичені тверді розчини проникнення домішок, структурні складові із взаємно нерозчинних у масивному стані елементів, дрібнодисперсні структури тощо. Регулюючий вплив складу атмосфери термічної обробки і додаткових проміжних шарів проявляється у блокуванні, уповільненні, прискоренні дифузійного фазоутворення або стабілізації бажаних фаз. Підтверджено багатостадійну модель, що включає в себе розподілені в часі різні домінуючі механізми дифузійного фазоутворення. Доведено можливість отримання нових властивостей, переспективних для технологій мікро- і наноприладобудуванняuk
dc.format.page27 с.uk
dc.identifier.citationОрлов, А. К. Дифузійне фазоутворення та властивості нанорозмірних плівкових матеріалів V/Ag, Fe/Pt/Au, Ni/Cu/Cr, Ni/Cu/V : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.16.01 – металознавство та термічна обробка металів / Орлов Андрій Костянтинович. – Київ, 2019. – 27 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/30114
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectфактор нанорозмірностіuk
dc.subjectплівкові матеріалиuk
dc.subjectдифузіяuk
dc.subjectструктураuk
dc.subjectкристалічна граткаuk
dc.subjectфазоутворенняuk
dc.subjectсинхротронне випромінюванняuk
dc.subjectтермічна обробкаuk
dc.subjectйонна обробкаuk
dc.subjectміграція границь зеренuk
dc.subjectnanoscale factoruk
dc.subjectfilm materialsuk
dc.subjectdiffusionuk
dc.subjectstructureuk
dc.subjectcrystal latticeuk
dc.subjectphase formationuk
dc.subjectsynchrotron radiationuk
dc.subjectheat treatmentuk
dc.subjection processinguk
dc.subjectgrain boundary migrationuk
dc.subjectфактор наноразмерностиuk
dc.subjectпленочные материалыuk
dc.subjectдиффузияuk
dc.subjectструктураuk
dc.subjectкристаллическая решеткаuk
dc.subjectфазообразованиеuk
dc.subjectсинхротронное излучениеuk
dc.subjectтермическая обработкаuk
dc.subjectионная обработкаuk
dc.subjectмиграция границ зеренuk
dc.subject.udc539.219.3:539.216.2](043.3)uk
dc.titleДифузійне фазоутворення та властивості нанорозмірних плівкових матеріалів V/Ag, Fe/Pt/Au, Ni/Cu/Cr, Ni/Cu/Vuk
dc.typeThesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Orlov_aref.pdf
Розмір:
3.72 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (ФМ ІФФ)
Автореферати (вільний доступ)