- PII
- S3034641X25060033-1
- DOI
- 10.7868/S3034641X25060033
- Publication type
- Article
- Status
- Published
- Authors
- Volume/ Edition
- Volume 167 / Issue number 6
- Pages
- 782-797
- Abstract
- Исследованы механизмы формирования поверхностного рельефа на объемных образцах меди при воздействии лазерных импульсов (длительность 10 нс, длина волны 355 нм) в доабляционном режиме. Экспериментально установлено, что в процессе облучения при плотностях энергии 0.60–1.05 Дж/см2 на поверхности образцов в локальных областях вблизи границ зерен формируется характерная система выступов/впадин, высота/глубина которых достигает 500 нм. Методами оптической профилометрии, конфокальной сканирующей лазерной микроскопии и просвечивающей электронной микроскопии установлена деформационная природа формирующегося рельефа. При этом в тонком приповерхностном слое вблизи границ зерен обнаруживаются следы развития пластической деформации: наноразмерные двойниковые пластины, дислокации и малоугловые дислокационные границы. Молекулярно-динамическое моделирование показало, что основной физической причиной развития рассматриваемого рельефа является анизотропия теплового расширения различно ориентированных зерен (кристаллитов) при циклическом нагреве до предплавильных температур. Установлено, что термомеханические напряжения, возникающие в приповерхностном слое, превышают предел текучести материала, что приводит к необратимой пластической деформации. Показано накопление структурных изменений с ростом как плотности энергии, так и числа импульсов. Полученные результаты важны для понимания механизмов деградации структуры металлов при циклическом импульсном термомеханическом нагружении и могут быть использованы, в частности, для разработки методов повышения эксплуатационной стойкости металлооптики.
- Keywords
- Date of publication
- 07.04.2025
- Year of publication
- 2025
- Number of purchasers
- 0
- Views
- 35
References
- 1. В. Е. Рогалин, К. М. Крымский, Радиотехн. и электрон. 68, 1236 (2023).
- 2. В. Я. Панченко, Лазерные технологии обработки материалов: современные проблемы фундаментальных исследований и прикладных разработок, Физматлит, Москва (2009).
- 3. А. Г. Григорьянц, А. И. Мисюров, Технологические процессы лазерной обработки, МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва (2006).
- 4. В. Ю. Хомич, В. А. Шмаков, УФН 185, 489 (2015).
- 5. И. А. Новиков, Ю. А. Ножницкий, С. А. Шибаев, Авиационные двигатели 2, 59 (2022).
- 6. Kaichang Yu, Haichuan Shi, Peilei Zhang, Zhishui Yu, Hua Yan, and Qinghua Lu, J. Mater. Sci. 59, 1819 (2024).
- 7. Н. А. Иногамов, Ю. В. Петров, В. А. Хохлов, В. В. Жаховский, ТВТ 58, 689 (2020).
- 8. С. И. Анисимов, Я. А. Имас, Г. С. Романов, Ю. В. Ходыко, Действие излучения большой мощности на металлы, Наука, Москва (1970).
- 9. Ф. Мирзоев, ЖТФ 72, 53 (2002).
- 10. С. В. Васильев, А. Ю. Иванов, В. А. Лиопо, ИФЖ 80, 12 (2007).
- 11. K. Vegel and P. J. Beckland, Appl. Phys. 36, 3697 (1965).
- 12. Л. Н. Лариков, В. Ф. Мазанко, В. М. Фальченко, Физика и химия обработки материалов 6, 144 (1983).
- 13. Р. Е. Ровинский, В. Е. Рогалин, В. М. Розенберг, М. Д. Теплицкий, Физика и химия обработки материалов 3, 7 (1980).
- 14. G. Liedl, R. Pospichal, and S. P. Murzin, Comput. Opt. 41, 504 (2017).
- 15. Т. В. Малинский, С. И. Миколуцкий, В. Е. Рогалин и др., Письма в ЖТФ 46, 51 (2020).
- 16. Yu. V. Khomich, T. V. Malinskiy, V. E. Rogalin, V. A. Yamshchikov, and I. A. Kaplunov, Acta Astronaut. 194, 434 (2022).
- 17. Т. В. Малинский, В. Е. Рогалин, Ж ТФ92, 268 (2022).
- 18. Т. В. Малинский, В. Е. Рогалин, В. А. Ямщиков, ФММ 123, 192 (2022).
- 19. Т. В. Малинский, В. Е. Рогалин, В. Я. Шур, Д. К. Кузнецов, ФММ 124, 653 (2023).
- 20. В. И. Спицын, О. А. Троицкий, Электропластическая деформация металлов, Наука, Москва (1985).
- 21. В. И. Карась, В. И. Соколенко, ФММ 188, 1156 (2018).
- 22. И. М. Неклюдов, Я. Д. Стародубов, В. И. Соколенко, УФЖ 50, 113 (2005).
- 23. Х. А. Тяпунина, E. K. Наими, Г. М. Зиненкова, Действие ультразвука на кристаллы с дефектами, Изд-во МГУ, Москва (1999).
- 24. Г. В. Островская, А. Н. Зайдель, УФН 111, 579 (1973).
- 25. И. А. Каплунов, В. Е. Рогалин, Изв. Сочинского гос. ун-та 2-4, 120 (2013).
- 26. Ю. Р. Колобов, С. С. Манохин, В. И. Бетехтин, А. Г. Кадомцев, М. В. Нарыкова, Г. В. Одинцова, Г. В. Храмов, Письма в ЖТФ 48, 15 (2022).
- 27. M. M. Budzevich, V. V. Zhakhovsky, C. T. White, and I. I. Oleynik, Phys. Rev. Lett. 109, 125505 (2012).
- 28. В. А. Хохлов, В. В. Жаховский, Н. А. Иногамов и др., Письма в ЖЭТФ 115, 523 (2022).
- 29. V. Zhakhovsky, Y. Kolobov, S. Ashitkov et al., Phys. Fluids 35, 096104 (2023).
- 30. I. V. Nelasov, A. I. Kartamyshev, A. O. Boev, A. G. Lipnitskii, Yu. R. Kolobov, and Truong Khang Nguyen, Model. Simul. Mater. Sci. Eng. 29, 065007 (2021).
- 31. В. А. Алексеев, С. А. Батанов, И. В. Митричев, А. А. Караханов, А. И. Моксяков, Г. А. Рябикова, С. А. Филин, Метод подготовки оптической поверхности металлических заготовок для глубокой штамповки, Патент РФ 2042456, 27.08.1995.
- 32. З. И. Ашурлы, М. К. Ильин, Н. И. Конюшкина, А. Г. Отсeчкин, С. А. Филин, В. И. Ямпольский, Метод высокоскоростной абразивной обработки детали из материала, Патент РФ 2000915, 15.10.1993.
- 33. Eduardo Montoya, Sara Bals, Marta D. Rossell, Dominique Schryvers, and Gustaaf Van Tendeloo, Microsc. Res. Tech. 70, 1060 (2007).
- 34. R. J. Clifton, Appl. Mech. Rev. 43(5S), S9 (1990).
- 35. M. A. Meyers, D. J. Benson, O. V¨ohringer, B. K. Kad, Q. Xue, and H.-H. Fu, Mater. Sci. Eng. A 322, 194 (2002).
- 36. E. B. Zaretsky and G. I. Kanel, J. Appl. Phys. 114, 083511 (2013).
- 37. Y. Mishin, M. J. Mehl, D. A. Papaconstantopoulos, A. F. Voter, and J. D. Kress, Phys. Rev. B 63, 224106 (2001).
- 38. P. Hirel, Comput. Phys. Comm. 197, 212 (2015).
- 39. A. P. Thompson, H. M. Aktulga, R. Berger et al., Comp. Phys. Comm. 271, 108171 (2022).
- 40. A. Stukowski, Model. Simul. Mater. Sci. Eng. 18, 015012 (2009).
- 41. R. Perriot, V. Zhakhovsky, N. Inogamov, and I. Oleynik, J. Phys.: Conf. Ser. 500, 172008 (2014). EAM potential for Cu is available via https://doi.org/10.13140/RG.2.2.30152.02562
- 42. V. V. Zhakhovskii, N. A. Inogamov, Yu. V. Petrov, S. I. Ashitkov, and K. Nishihara, Appl. Surf. Sci. 255, 9592 (2009).
- 43. D. I. Zhukhovitskii and V. V. Zhakhovsky, J. Chem. Phys. 152, 224705 (2020).
