Неизотермическая механодиффузионная модель начальной стадии процесса внедрения потока частиц в поверхность мишени
Автор: Парфенова Елена Сергеевна, Князева Анна Георгиевна
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 1 т.12, 2019 года.
Бесплатный доступ
Представлена в неизотермическом приближении связанная математическая модель начальной стадии процесса внедрения частиц в поверхность металла. Предполагается, что имплантируемые частицы в момент столкновения с мишенью обладают энергией, достаточной для генерации упругих механических возмущений, которые влияют на перераспределение имплантируемого материала. В общем случае модель включает уравнения неразрывности, теплопроводности, баланса для внедряемого компонента и уравнение движения. Определяющие соотношения соответствуют теории обобщенной термоупругой диффузии. В модели учитываются конечность времен релаксации к термодинамическому равновесию потоков тепла и массы и взаимодействие волн разной физической природы (волн концентрации примеси, волн напряжений (деформаций) и температуры). Подробно описаны упрощающие приближения, процесс обезразмеривания уравнений модели и метод их решения. Задача реализована численно с использованием метода прогонки. Приведены примеры решения связанной задачи для системы материалов Mo(Ni)...
Поверхностная обработка, связанная модель, поток частиц, распространение волн, нелинейные эффекты, упругие напряжения, диффузия, теплопроводность, релаксация потока тепла, релаксация потока массы
Короткий адрес: https://sciup.org/143167063
IDR: 143167063 | DOI: 10.7242/1999-6691/2019.12.1.4
Список литературы Неизотермическая механодиффузионная модель начальной стадии процесса внедрения потока частиц в поверхность мишени
- Белый А.В., Макушок Е.М., Поболь И.Л. Поверхностная упрочняющая обработка с применением концентрированных потоков энергии. Минск: Навука i тэхника, 1990. 78 с.
- Комаров Ф.Ф., Новиков А.П. Ионно-лучевое перемешивание при облучении металлов//Итоги науки и техники. Серия: Пучки заряженных частиц и твердое тело. Распыление. М.: ВИНИТИ, 1993. Т. 7. С. 54-81.
- Комаров Ф.Ф., Новиков А.П., Буренков А.Ф. Ионная имплантация. Минск: Унiверсiтэцкае, 1994. 303 с.
- Panin A.V., Kazachenok M.S., Borodovitsina O.M., Perevalova O.B., Stepanovа O.M., Ivanov Yu.F. Modification of the structure of surface layers of commercial titanium in the process of treatment by low-energy high-current electron beams//Phys. Metals Metallogr. 2016. Vol. 117. Р. 550-561.
- Hao S., Zhao L., Zhang Y., Wang H. Improving corrosion and wear resistance of FV520B steel by high current pulsed electron beam surface treatment//Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. B. 2015. Vol. 356-357. P. 12-16.
- Лейви А.Я., Талала К.А., Красников В.С., Яловец А.П. Модификация свойств конструкционных материалов интенсивными потоками заряженных частиц и плазмы//Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». 2016. Т. 16, № 1. С. 28-55.
- Zagulyaev D., Konovalov S., Gromov V., Glezer A., Ivanov Yu., Sundeev R. Structure and properties changes of Al-Si alloy treated by pulsed electron beam//Mater. Lett. 2018. Vol. 229. P. 377-380.
- Панин А.В., Казаченок М.С., Перевалова О.Б., Синякова Е.А., Круковский К.В., Мартынов С.А. Многоуровневые механизмы деформационного поведения технического титана и сплава Ti-6Al-4V, подвергнутых обработке высокочастотными электронными пучками//Физ. мезомех. 2018. Т. 21, № 4. С. 45-56.
- Бойко В.И., Скворцов В.А., Фортов В.Е., Шаманин И.В. Взаимодействие импульсных пучков заряженных частиц с веществом. М.: Физматлит, 2003. 288 с.
- Бойко В.И., Данейкин Ю.В., Хадкевич А.В., Юшицин К.В. Влияние механизмов генерации на профиль импульса механических напряжений в металлической мишени при воздействии мощных ионных пучков//Известия ТПУ. 2007. Т. 310, № 2. С. 87-93.
- Chason E., Karlson M., Colin J.J., Magnfalt D., Sarakinos K., Abadias G. A kinetic model for stress generation in thin films grown from energetic vapor fluxes//J. Appl. Phys. 2016. Vol. 119. 145307.
- Амирханов И.В., Дидык А.Ю., Музафаров Д.З., Пузынин И.В., Пузынина Т.П., Саркар Н.Р., Сархадов И., Шарипов З.А. Модельное описание термоупругих напряжений в материалах при облучении тяжелыми ионами высоких энергий//Вестник РУДН. Серия Математика. Информатика. Физика. 2010. № 3(2). С. 68-71.
- Remnev G.E., Uglov V.V., Shymanski V.I., Pavlov S.K., Kuleshovb A.K. Formation of nanoscale carbon structures in the surface layer of metals under the impact of high intensity ion beam//Appl. Surf. Sci. 2014. Vol. 310. P. 204-209.
- Индейцев Д.А., Мочалова Ю.А. Диффузия примеси в материале под действием вибрационных нагрузок//Чебышевский сборник. 2017. Т. 18, № 3. С. 292-305.
- Индейцев Д.А., Мещеряков Ю.И., Кучмин А.Ю., Вавилов Д.С. Многомасштабная модель распространения стационарных упругопластических волн//Изв. РАН. МТТ. 2014. Т. 459, № 2. С. 165-168.
- Eringen A.C. Mechanics of continua. New York: Huntington, 1980. 605 p.
- Кожевникова М.Е., Ротанова Т.А., Валов А.В. Компьютерное моделирование плоских задач термоупругости: сравнительный анализ решений в связанной и несвязанной постановках//Вычисл. мех. сплош. сред. 2017. Т. 10, № 4. С. 388-398.
- Амирханов И.В., Пузынин И.В., Пузынина Т.П., Сархадов И. Исследование термоупругих эффектов в металлах в рамках модифицированной модели термического пика//Вестник РУДН. Серия Математика. Информатика. Физика. 2013. № 2. С. 77-84.
- Бойко В.И., Данейкин Ю.В., Пименов Э.Ю., Лисов В.И. Характеристики ударно-волнового возмущения в металлах при облучении ионными пучками//Известия ВУЗов. Физика. 2014. Т. 57, № 11-2. С. 151-156.
- Давыдов С.А., Земсков А.В., Тарлаковский Д.В. Двухкомпонентное упруго диффузионное полупространство под действием нестационарных возмущений//Экологический вестник научных центров ЧЭС. 2014. № 2. С. 31-38.
- Давыдов С.А., Земсков А.В., Тарлаковский Д.В. Упругое полупространство под действием одномерных нестационарных диффузионных возмущений//Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. Науки. 2014. Т. 156, № 1. С. 70-78.
- Давыдов С.А., Земсков А.В., Тарлаковский Д.В. Поверхностные функции Грина в нестационарных задачах термомеханодиффузии//ППП. 2017. Т. 79, № 1. С. 38-47.
- Чумаков Ю.А., Князева А.Г. Связанные процессы тепломассопереноса и эволюция напряжений в диске с включением в условиях воздействия концентрированного потока энергии//Физ. мезомех. 2013. Т.16, № 2. С. 85-91
- Konovalov S., Chen X., Sarychev V., Nevskii S., Gromov V., Trtica M. Mathematical modeling of the concentrated energy flow effect on metallic materials//Metals. 2017. Vol. 7(1). 4.
- Ильина Е.С., Демидов В.Н., Князева А.Г. Особенности моделирования диффузионных процессов в упругом теле при его поверхностной модификации частицами//Вестник ПНИПУ. Механика. 2012. № 3. С. 25-49.
- Sherief H.H., Hamza F.A., Saleh H.A. The theory of generalized thermoelastic diffusion//Int. J. Eng. Sci. 2004. Vol. 42. P. 591-608.
- Aouadi M. Generalized theory of thermoelastic diffusion for anisotropic media//J. Therm. Stresses. 2008. Vol. 31. P. 270-285.
- Князева А.Г. Диффузия и реология в локально-равновесной термодинамике//Вестник ПНИПУ. Механика. 2005. № 13. С. 45-60.
- Князева А.Г. Нелинейные модели деформируемых сред с диффузией//Физ. мезомех. 2011. Т. 14, № 6. С. 35-51.
- Седов Л.И. Механика сплошной среды. Том 1. М: Наука, 1970. 492 с.
