Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Одной из насущных і!роолелЛ%іга нергетнке является проблема структурной и механической устойчивости раз-ичных элементов, в частности модулей судоэых ядерных энергетических ус-ановок (ЛЭУ). Эта проблема имеет определенное подразбиение на задачи, сре-и которых технологически важной является нанесение радиационноустойчи-ых покрытий на различные трубопроводные системы, элементы вычислитель-ой техники и микроэлектроники. Обычно в качестве покрытий применяются оликристаллнческие достаточно толстые слои того или иного состава, дости-ающие десятков, сотен микрон. Общая схема радиационной неустойчивости, оторая справедлива в основном при ионном и нейтронном облучениях, сле-ующая. Каждое такое покрытие содержит всевозможные дефекты кристалли-еского строения. Среди них особо следует выделить систему субмикропор, в астности, вакансионного происхождения. Однако субмикропоры могут появиться при разрядке соответствующих механических напряжений в слоях по-эытий, которые могут быть интенсифищфованы ионными, нуклонными пуч-іми и жесткими полевыми у- воздействиями. Процесс интенсификации выра-ается в увеличении поровой компоненты, параллельно происходит их накачка новыми средами (водород, гелий и др.). При дальнейшей радиационной экс-гуатации наряду с газовой накачкой происходит поровая коалесценция. Затем )ры агрегируют в кластеры. Крупные поры в конкурентном режиме поглоща-т мелкие. Затем начинает работать архимедова составляющей, что выражается сродстве к гигантской поре - полуплоскости или границе раздела слоев. Этот ап дает начало эффектам блистериига, а на поздних стадиях радиационного здействия наступает стадия флекинга. Фактически это последняя стадия пе-д катастрофическим, многомасштабным процессом трещинообразов;:иия.
Среди покрытий значительно реже встречаются покрытия пскрмсталличе-ой природы. На уровне научно-исследовательских и опытно- копструктор-их разработок ведутся исследования по применению гранулированных, улы-
pa;:iicaepc;ibix очень тонких покрытий. Еще более редко встречаются исслед ванкя :ю аморфным сверхтонким покрытиям. Интервал «езерхтонкости» в те нологическом плане составляет 20-100 им. Среди радиационных воздейстзі у-поля встречаются наиболее редко даже в лабораторных и тсхнологичесю исследованиях. Однако, воздействие у- полей различного вида жесткости і твердотельные среды представляют значительный интерес, у-облучение захв тывает не только первый контур ЯЭУ, его действие может распространяться на более дальние зоны, хотя и в ослабленной форме. Как раз большинство м ханизмов, электронных коммуникаций находится под длительным воздейств ем у-облучения. Поэтому одной из задач настоящей диссертации является и следование процессов структурной устойчивости твердотельных сред при дл тельном и жестком у-облучении.
Исследование было выполнено на трехкомпонентных металлических сте лах Co-Ni-P, которые обладают рядом уникальных свойств. При определение химическом составе аморфные покрытия (АЛ) Co-Ni-P обладают высокой ко розионной устойчивостью по отношению и ряду агрессивных сред и воздейс вии, в том числе и морской воде. Кроме того, АП Co-Ni-P обладают уникал пыми магнитными свойствами. Так, в частности, они имеют развитую плана ную намагниченность, четко выраженную рябь намагниченности, ветви кот рой состоят из манометровых вихреподобных областей. Данный наноуровеї может быть освоен в перспективных элементах памяти, причем в таких носит лях удастся преодолеть принципиальные различия между оперативной и внеї ней памятью ЭВМ. Если из сплавов Co-Ni-P в шаровых мельницах приготови порошок с микронной статистикой по размерам, то краска на их основе мояо защишть объекты ог радиолокационных воздействий в МЦДВ. В наших раб іах совместно с ИФТТиПП АН БССР г.Минска, И МЕТ РАН им. А.А. Байко: і.Москва и ИФ СО РАН г. Красноярска нам удалось заметить эффект высокс с:р\к'іурііой устойчивости, следовательно, и механических свойств АП Co-N !-', иріпоіоіі.ісіип.іх по электрохимической методике. Последняя, в сравнении
іругимк методами получения металлических стеков, технологически песета, воспроизводима и может быть применима к крупномасштабным модулям ЯЭУ. Задачей настоящей диссертации являются поиск и объяснение механизмов ювышешюй структурной устойчивости АП Co-Ni-P по отношению к у-лолям. "тоит упомянуть, что на таких металлических стеклах электрончомикроскопи-ієски наблюдаема крупномасштабная сеточная иерархия мезодефектов. В роли юследних выступают перепады плотности материала - нанометровые флук-уации самой топологии аморфных сред.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ состоит з исследовании процессов структурной релакса-ии Co-Ni-P на мезомасштабных уровнях (<200 нм) при термических воздейст-иях и у- облучении и установлении механизма повышенной структурной ус-эйчивости АП при у- облучении.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ДОСТОВЕРНОСТЬ ПОЛУЧЕННЫХ ЕШЕНИЙ. Аморфные пленки Co-Ni-P изучались с помощью просвечивающей іектронной микроскопии, электронографически и на автоматизированных істемах обработки изображения. Основными являются методы статистчче-:ой кинетики процессов структурной релзкеации с привлечением модели слу-ІІІІІМХ потеков.
Достоверность результатов достигалась тестовыми прогонами при числен-IX методах обработки сеточных структур, количественной параметризацией ех этапоз физического и вычислительного экспериментов, систематическим «влечением современных методов математической статистики.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы состоит: в развитии методики исследования сеточных структур в представлении случайных потоков в части получения кинетических зависимостей: радиуса стохастичпосги и корреляционного радиуса, а- размерностей, спектра нулей корреляционных функций, энтропийной динамики нуль- спектров;
is усгсічсвлешіи двух стадий процессов структурной релаксации аморфі: пленок, а также выявлении деухмасштабноети сеточной иерархии; в и морфной кинетике вейбулловских статистик;
в установлении парциальной динамики а- размерностей: при низкотемпе турном изотермическом отжиге ада незначительно возрастает до 1, а < имеет существенно экстремальный характер. В терминах а- фракталы размерности иерархия мезодефектов в этом случае является несогласов ной. При у- облучении АП Co-Ni-P динамика а- размерностей ведет себя тифазно, что указывает на существование в этих АП согласованной сеточі иерархии;
в доказательстве наличия существенной упорядоченности сеточных ме структур аморфных пленок в процессах структурной релаксации при у- лучении;
п установлении эффекта повышенной структурной устойчивости і Co-Ni-P при у- облучении.
АПРОБАЦИЯ. Основные научные и практические результаты работы д ладывались на международных, всероссийских и региональных конференци Всероссийской межвузовской научно-технической конференции (Владивоп ТОЗМИ, 1999), Региональной конференции студентов, аспирантов и молод ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных ма риалов (Владивосток, ИАПУ ДВО РАН, 1999), Региональной конференция с дептов, аспирантов и молодых ученых по физике (Владивосток, ИФИТ ДВГ 1999), XVII международной школе- семинара «Новые магнитные матерна микроэлектроники» (Москва, МГУ, 2000), Шестой всероссийской научи конференции сіудентои- физиков и молодых ученых (Томск, 2000), Ссдьм Всероссийской конференции "Аморфные прецизионные сплавы: технолог» свойст ua-применешіе" (Москва, 2000), Второй международной конферецц "Фундаментальные проблемы физики" (Саратов, 2000).
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ состоят і; определении условии, .раметров сеточной системы мезодефеїсгов для доводочных технологій! при-тозпения АП. Будучи соответствующим образом организованной, сеточная рархия АП в состоянии существенно замедлить процессы старения и процес-і структурной деградации, а также релаксационные процессы. Тем самым )жпо перевести аморфные среды из метастабильного состояния в более ус-йчивое квазистационарное состояние. Указанные сверхтонкие АП с развитой :зоструктурой могут быть рекомендованы для зашиты элементов ЯЭУ от у-лей.
ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ. Эффект повышенной структурной устойчивости АП Co-Ni-P при у- облучении с параметрами Еу^Т,25МэВ, до D=!0 гамма/см", время облучения t<3004, Р=660 Р/с. Доказана гипотеза о том, что АП Co-Ni-P, обладающие системой мезодефектов могут замедлить деструктивные процессы на атомном уровне.
Методика получения кинетических закономерностей в представлении случайных потоков, порожденных сеточной системой мезодефектов. Результат статистической идентификации потоков пересечений границ сеток, приводящий к вейбулловскому классу статистик. В качестве кинетических зависимостей использовались следующие характеристики: моменты, W- распределения, радиусы стохастичности, корреляционные радиусы, а- размерности фрактального типа, спектры нулей корреляционных функций. Цвухэтагшость процессов структурной релаксации при термических воздей-:твнях и у- облучении. В первом приближении сеточная иерархия мезодефектов может быть представлена как двухуровневая система мезодефектов. 1>акг неустойчивости динамики сеточных структур в связи с высокой степе-1ью слохааичпости ДВ-- уровня. Аморфные пленки Co-Ni-P при возденет-
зилх у-гїолгй объясняется ссгласозакной изоморфной кинетикой процессе структурной релаксации, содержащих высокую компоненту упорядочения. 5. ПУБЛИКАЦИИ. Всего опубликовано 22 работы, из них по теме диссерт; ции 10.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, чі тырех глав, заключения, списка литературы. Основное содержание работы и: ложсно на 145 страницах машинописного текста и включает 31 рисунок, списс литературы из 119 наименований отечественной и зарубежной литературы.
