DOI: 10.17586/2226-1494-2019-19-1-33-38


УДК 535.66, 535.392

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УСЛОВИЙ ФОРМИРОВАНИЯ ДЕНДРИТНЫХ КРИСТАЛЛОВ НА ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛОВ ЛАЗЕРНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ

Бурцев А.А., Притоцкий Е.М., Притоцкая А.П., Аганин Н.А., Шахов М.А., Бутковский О.Я.


Читать статью полностью 
Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования: Бурцев А.А., Притоцкий Е.М., Притоцкая А.П., Аганин Н.А., Шахов М.А., Бутковский О.Я. Экспериментальные исследования условий формирования дендритных кристаллов на поверхности металлов лазерным излучением // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2019. Т. 19. № 1. С. 33–38. doi: 10.17586/2226-1494-2019-19-1-33-38

Аннотация

Предмет исследовния.Исследованы условия образования фрактальных кластеров (дендритов) на поверхности высокотемпературных материалов при воздействии импульсного лазерного излучения. Метод. Для анализа размеров зоны оплавления и выявления поверхностных фрактальных кристаллов методами оптической и электронной микроскопии выполнены комплексные исследования морфологии поверхности металлов после воздействия лазерных импульсов микросекундной длительности. По экспериментальным данным рассчитана возможная толщина слоя расплава при конкретных параметрах лазерного излучения. Определен диапазон расчетных значений толщины слоя расплава, при которых происходит устойчивый рост фрактальных кристаллов на поверхности нержавеющей стали. Прктическая значимость. Использованы следующие параметры воздействующих импульсов лазера: энергия 10–15 Дж, длительность импульса 6–12 мкс, диаметр пятна 0,4–2 мм. Определены комбинации параметров образования и устойчивого роста фрактальных кластеров в виде дендритов. Достоверность полученных оценок проверена на нержавеющей стали другой марки с существенно отличными характеристиками. Основные результаты. Результаты исследования позволяют определить параметры импульсного лазерного излучения воздействия для получения поверхностной морфологии с заданными свойствами.


Ключевые слова: модификация поверхности металлов, лазерное излучение, расплав, фрактал, дендрит

Благодарности. Работа выполнена в рамках базовой части государственного задания ВлГУ № 3.7530.2018/8.9 БЧ.

Список литературы
1. Делоне Н.Б. Взаимодействие лазерного излучения с веществом. Курс лекций. М.: Наука, 1989. 280 с.
2. Звелто О. Принципы лазеров. 3-е изд. М.: Мир, 1990. 560 с.
3. Антонов Д.Н., Бурцев А.А., Бутковский О.Я. Окрашивание поверхности металлов под действием импульсного лазерного излучения // Журнал технической физики. 2014. Т. 84. № 10. С. 83–86.
4. Антонов Д.Н., Бурцев А.А., Бутковский О.Я. Распределение дендритов, получаемых на поверхности стали в результате воздействия лазерного излучения // Журнал технической физики. 2016. Т. 86. № 1. С. 110–115.
5. Бурцев А.А., Бутковский О.Я., Сагитова А.В., Мешков Г.Б., Яминский И.В. Исследование процесса образования фрактального кристалла // Доклады ХII Всероссийской конференции «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика». Саратов, 2017. С. 22–24.
6. Галенко П.К., Харанжевский Е.В., Данилов Д.А. Высокоскоростная кристаллизация конструкционной стали при лазерной обработке поверхности // Журнал технической физики. 2002. Т. 72. № 5. С. 48–55.
7. Харанжевский Е.В., Кривилёв М.Д. Физика лазеров, лазерные технологии и методы математического моделирования лазерного воздействия на вещество. Ижевск: Удмуртский государственный университет, 2011. 187 с.
8. Galenko P., Jou D. Diffuse-interface model for rapid phase transformations in nonequilibrium systems // Physical Review E. 2005. V. 71. N 4. doi: 10.1103/physreve.71.046125
9. Волков А.В., Казанский Н.Л., Моисеев О.Ю., Полетаев С.Д. Термоокислительная деструкция пленок молибдена при лазерной абляции // Журнал технической физики. 2015. Т. 84. № 2. С. 107–111.
10. Казанский Н.Л., Полетаев С.Д. Численное моделирование процесса абляции тонких пленок молибдена под действием лазерного излучения // Журнал технической физики. 2016. Т. 86. № 9. С. 1–6.
11. Вейко В.П., Шахно Е.А. Сборник задач по лазерным технологиям. 3-е изд. СПб: СПбГУ ИТМО, 2007. 67 с.
12. Завестовская И.Н. Теоретическое моделирование процессов поверхностной обработки материалов импульсами лазерного излучения: Дис. … д-ра физ.-мат. наук. М, 2012. 221 с.
13. Белоконь В.М., Поморцева М.О. Учет глубины проплавления при сварке в углекислом газе угловых швов // Вестник Белорусско-Российского университета. 2006. № 1. С. 14–17.
14. Перевертов В.П., Андрончев И.К., Абулкасимов М.М. Технологии обработки материалов концентрированным потоком энергии // Надежность и качество сложных систем. 2015. № 3 (11). С. 69–79.


Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License
Информация 2001-2019 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика