Рентгеноспектральный микроанализ поверхности карбида кремния после микроцарапания титана
Аннотация
Морфологию поверхности изучали при увеличении от 800 до 20000×. Химический состав определяли методом локального микрорентгеноспектрального анализа при съемке в отдельных точках и сканировании участков поверхности. Ускоряющее напряжение
электронов возбуждения изменяли от 5 до 20 кВ.
В нанослоях карбида кремния микрорентгеноспектральный анализ показал наличие пяти элементов: углерод, кремний, титан, азот и кислород. При 5 кВ, когда глубина зоны генерации рентгеновского характеристического излучения не превышает 270–320 нм,
на участках поверхности карбида кремния без видимых следов налипшего металла концентрация титана достигает 3 % атом. Соотношение между атомами кремния и углерода свидетельствует о наличии избыточных атомов углерода. С увеличением ускоряющего напряжения до 15 кВ глубина слоя генерации рентгеновского характеристического излучения атомов титана может достигать 2000 нм. Поэтому с ростом U концентрация титана снижается, поскольку такое же количество титана, сконцентрированного в приповерхностном слое, теперь усредняется по значительно большему объему. При U = 15 кВ концентрация титана на нетравленой и травленной поверхностях составила соответственно 0,56 и 0,36 % атом.
До травления количество атомов углерода в 1,7 раза больше чем атомов кремния.
Наличие избыточного углерода объясняется присутствием достаточно большого количество углерода на поверхности материла. После травления, в результате снижения
содержания атомов титана, кислорода и азота, общей тенденции к снижению атомов
углерода концентрация атом кремния с(Si) увеличивается. В результате количественное соотношение между атомами углерода и кремния снижается до 1,4.
Увеличение ускоряющего напряжения означает и увеличение объема основного
материала, т. е. карбида кремния, находящегося в зоне генерации. С ростом U концентрация титана, азота, кислорода снижается, так как эти элементы находятся в основном на поверхности карбида кремния. Содержание атомов кремния и углерода, входящих в состав карбида кремния, будет возрастать практически пропорционально объему генерации. Поэтому с ростом U концентрация кремния должна увеличиваться, а углерода – снижаться. В действительности с увеличением U в диапазоне 5–15 кВ с(Si) на нетравленой поверхности возрастает более чем на 25 % и на 10 % после травления. Концентрация углерода имеет тенденцию к снижению.
Только при ускоряющем напряжении 20 кВ атомные концентрации углерода и азота с учетом доверительного интервала на средние арифметические значения можно считать приблизительно одинаковыми. В данных интервалах U концентрация углерода снижается значимо, что подтверждает ранее высказанное предположение о тенденции снижения с(C) с увеличением U.
Ключевые слова
Полный текст:
PDFЛитература
Dritsa M.E. (Ed.) Svoystva elementov: spravochnik [Properties of Elements: Reference Manual]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1985. 320 p.
Ushkov S.S., Kudryavtsev A.S., Karasev E.A. [Formation and Development of Production of Titanic Semi-Finished Products for Shipbuilding]. Voprosy materialovedeniya [Materials Science Questions], 2006, no. 1, pp. 68–78. (in Russ.)
Davydenko L.V., Belova S.B., Davydenko R.A., Egorova Yu.B. [Titanium and Titanium Alloys in Automotive Industry]. Avtomobil'naya promyshlennost' [Automotive Industry], 2010, no. 10, pp. 41–42. (in Russ.)
Kashirin V.V., Burkhanova A.A., Filatov A.A. [Experience and Perspectives of Use of Titanium Alloys in Innovative Development OJSC “OKB Sukhogo”]. Titan [Titanium], 2012, no. 1, pp. 42–45. (in Russ.)
Maslov E.N. Teoriya shlifovaniya metallov [Theory of Grinding of Metals]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1974. 320 p.
Korchak S.N. Proizvoditel'nost' protsessa shlifovaniya stal'nykh detaley [Productivity of Process of Grinding of Steel Details]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1976. 280 p.
Sil'vestrov V.D. [Features of Grinding of Titanium Alloys]. Osnovnye voprosy vysokoproizvoditel'nogo shlifovaniya [Main Questions of High-Performance Grinding]. Moscow, Gosudarstvennoe nauchno-tekhnicheskoe izdatel'stvo mashinostroitel'noy literatury, 1960, pp. 153–160. (in Russ.)
Sayutin G.I., Nosenko V.A. Shlifovanie detaley iz splavov na osnove titana [Grinding of Details from Titanium-Based Alloys]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1987. 80 p.
Hood R., Lechner F., Aspinwall D.K., Voice W. Creep Feed Grinding of Gamma Titanium Aluminide and Burn Resistant Titanium Alloys Using SiC Abrasive. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2007, vol. 47, iss. 9, pp. 1486–1492.
Nosenko S.V., Nosenko V.A., Kremenetskiy L.L. [Influence of Editing of an Abrasive Tool on a Status of a Relief of the Processed Surface of Titanium Alloy in Case of Counter Depth Grinding]. Vestnik mashinostroeniya [Messenger of Mechanical Engineering], 2014, no. 7, pp. 64–68. (in Russ.)
Kremen' Z.I., Popovskiy D.A., Yur'yev V.G. [Grinding of Titanium Alloys Grinding Wheels on the Basis of an Elbor and Diamond]. Vestnik mashinostroeniya [Messenger of Mechanical Engineering], 2013, no. 5, pp. 66–69. (in Russ.)
Starkov V.K. Shlifovanie vysokoporistymi krugami [Grinding by High-Porous Circles]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 2007. 688 p.
Poletaev V.A., Volkov D.I. Glubinnoe shlifovanie lopatok turbin: biblioteka tekhnologa [Depth Grinding of Blades of Turbines: Library of the Technologist]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 2009. 272 p.
Nosenko V.A. Shlifovanie adgezionno-aktivnykh metallov: monografiya [Grinding of the Adhesive and Active Metals: Monograph]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 2000. 262 p.
Nosenko V.A. [Influence of Contact Interaction on Wear of an Abrasive Tool when Grinding]. Problemy mashinostroeniya i nadezhnosti mashin [Problems of Mechanical Engineering and Reliability of Machines], 2005, no. 1, pp. 71–77. (in Russ.)
Nosenko V.A. Unidirectional and Opposing Deep Grinding of Titanium Alloy with Periodic Wheel Adjustment. Russian Engineering Research, 2010, vol. 30 (10), pp. 1016–1021.
Miyoshi K., Buckley D.H. Adhesion and Friction of Transition Metals in Contact with Non-Metallic Hard Materials. Wear, 1982, vol. 77, iss. 2, pp. 253–264.
Kril' A.O., Kril' Ya.A., Drogomiretskiy Ya.M. [Constructional Ceramics on the Basis of Silicon Carbide for Nodes of Friction and Details of the Oil and Gas and Chemical Equipment]. Problemy tribologii [Tribology Problems], 2011, no. 1 (59), pp. 25–28. (in Russ.)
Schoell S.J., Oliveros A., Steenackers M., Saddow S.E., Sharp I.D. Multifunctional SiC Surfaces: From Passivation to Biofunctionalization. Silicon Carbide Biotechnology, 2012, pp. 63–117.
Liu G.W., Muolo M.L., Valenza F., Passerone A. Survey on Wetting of SiC by Molten Metals. Ceramics International, 2010, vol. 36, iss. 4, pp. 1177–1188.
Liu Guiwu, Ni Changye, Xiao Qiangwe, Jin Feng, Qiao Guanjun, Lu Tianjian. Preparation and Interface Structures of Metal-encased SiC Composite Armors with Interpenetrating Structure. Rare Metal Materials and Engineering, 2011, vol. 40, iss. 12, pp. 2076–2079.
Nekrasov B.V. Osnovy obshchey khimii [Fundamentals of the General Chemistry]. Moscow, Khimiya Publ., 1973, Vol. 2, 688 p.
Nosenko V.A., Nosenko S.V. Tekhnologiya shlifovaniya metallov: monografiya [Technology ofь Grinding of Metals: Monograph]. Staryy Oskol, TNT Publ., 2013. 613 p.
Nosenko V.A., Nosenko S.V., Avilov A.V., Bakhmat V.I. [Morphology of a Surface of Corundum After a Microscratching of Titanium Alloy]. Mashinostroenie: setevoy elektronnyy nauchnyy zhurnal [Industrial Engineering: Internet Journal], 2014, no. 3, pp. 66–71. Available at: http://industengineering. ru/issues/2014/2014-3-11.pdf. (in Russ.)
Kanaya K., Okayama S. Penetraion and Energy Loss Theory of Electrons in Solid Targets. J. Phys. D, 1972, no. 5, pp. 43–58.
Rid S.Dzh.B. Elektronno-zondovyy mikroanaliz i rastrovaya elektronnaya mikroskopiya v geologii [Electron Probe Microanalysis and Raster Electronic Microscopy in Geology], Transl. from Engl. Moscow, Tekhnosfera RITs ZAO, 2008. 229 p.
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.