6.2 Изменения структуры сплава медь - хром после облучения импульсом СО2- лазера 6.2.1 Эксперимент

На поверхности образцов медных зеркал после воздействия ЛИ видимых глазом, даже с помощью оптического микроскопа, существенных повреждений не наблюдалось, поэтому было решено исследовать влияние лазерного воздействия на структуру материала методом дифракционной электронной микроскопии [377].

Рисунок 6.4 - Разворот смежных участков большеугловой границы зерна в закалённом сплаве БрХ в результате воздействия с образованием межблочной границы.

Ориентировка [100]

Для этого исследования был выбран сплав БрХ (медь, 0.3 вес. % хрома), близкий по своим физико-химическим свойствам к меди. Этот выбор обусловлен двумя причинами. Во-первых, тем, что примесь хрома, как и примесь циркония, позволяет заметно улучшить механические свойства меди без сколь либо заметного уменьшения коэффициента отражения. Поэтому эти сплавы предпочтительней для изготовления лазерных зеркал, нежели чистая медь. Во-вторых, технологически возможно получение этого сплава как в однофазном состоянии после закалки от 950^oC, так и в двухфазном. В последнем случае медная матрица упрочняется частицами хрома после старения при 500 - 700^oC. В этом случае и происходит улучшение механических свойств материала.

Рисунок 6.5 - Неравновесное положение границы зерна в закалённом сплаве БрХ

после воздействия

Рисунок 6.6 - Неравновесное положение границы зерна после воздействия в сплаве БрХ, сострагивавшемся 1 час при температуре 500^oC

Полоски фольги из сплава БрХ размером ~ 50 ? 10x0,1 мм³ облучались излучением лазера, подробно описанного в работе [6] (при форме импульса, приведенной на рисунке 3.6).

электролитической полировки позволило просматривать образцы в просвечивающем электронном микроскопе ТЕСЛА БС-513 на глубине 50 мкм от поверхности, как под облученной зоной, так и на расстоянии от нее 15-20 мм.

Рисунок 6.7 - Растворение частиц хрома в сплаве БрХ, состаренном в течение 1 час при 700^oC; а) исходное состояние; б) после воздействия

Использование просвечивающей электронной микроскопии позволило обнаружить (рисунки 6.4 - 6.6), что при сохранении исходного среднего размера зерен (~ 120 мкм) многие первоначально прямые линии их границ оказались заметным образом изогнуты. Ширина проекции границ на плоскость изображения часто круто менялась, а на самих перегибах появлялись дислокационные границы. Болыпеугловые

границы зёрен в области перегиба разворачивалась на угол до 20 - 30°. Возникшие дислокационные границы представляли собой как объёмные скопления, так и сетки протяжённостью до 20 - 40 мкм. Субграницы, как правило, обрывались внутри зерна. Разориентировка субзерен составила ~ 10 - 20'. Плотность дислокаций после облучения возросла до величины IO⁹см'², что для этого материала соответствует деформации растяжением на 5%, причем распределение следов деформации весьма неоднородно.

Для проведения эксперимента были подготовлены три группы образцов БрХ, имевших средние размеры частиц хрома 100, 300 и 5000 А (рисунок 6.7, а), полученные старением сплава БрХ при различных режимах термической обработки. Частицы размером 100 А имели форму глобулей, а частицы большего размера - форму стержней, ориентированных по направлениям {110} матрицы.

Повторное старение облученных образцов при температуре 700 ^oC способствовало выпадению частиц хрома лишь на границах зерен и блоков, что соответствует выделению из твердого раствора не более 5% общего количества хрома в сплаве.

Во всех исследованных образцах не было обнаружено изменение распределения хрома по сечению, что было проконтролировано с помощью рентгеноспектрального микроанализатора JEOL-3XA.

Основные изменения структуры сплава БрХ возникали после воздействия одного лазерного импульса. В образцах, облученных пакетом из десяти импульсов той же мощности, следующих с частотой порядка 0,02 Гц, каких-либо дополнительных изменений в структуре материала не наблюдалось. В облучённых образцах зафиксированы следующие изменения структуры: миграция участков большеугловых границ зерен, формирование блочной структуры, увеличение плотности дислокаций в объеме, «растворение» частиц хрома в матрице и уменьшение эффекта старения при повторном отжиге, вызванное, по-видимому, образованием устойчивых комплексов точечных дефектов.

При повторении проведённой серии экспериментов с использованием лазерного импульса, показанного на рисунке 6.1, то есть при уменьшенном соотношении W_pi /W_p0j5до значения ~ 2 - 3 были зафиксированы лишь следы обнаруженного эффекта, несмотря на то, что величина плотности энергии лазерного импульса в обеих сериях экспериментов совпадала.

6.2.1.1