Исследование структуры и физических свойств многокомпонентных металлических и полупроводниковых слоев, синтезированных в сильно неравновесных условиях. По заданию 1.01, подпрограмма «Кристаллические и молекулярные структуры». ГПНИ «Функциональные и машиностроительные материалы, наноматериалы» на 2014-2015 гг. : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель В. М. Анищик

Abstract

Объекты исследования: металлические образцы из вольфрама и титана, облученные короткоимпульсными ионными пучками углерода, фольги быстрозатвердевших сплавов систем олово – висмут, индий – висмут, индий – олово, пленки алюминий-фуллерит, твердые растворы нитридов переходных металлов. Методики исследования: рентгеноструктурный анализ, просвечивающая и растровая электронная микроскопия, атомно-силовая микроскопия, измерение микро- и нанотвердости, рентгеноспектральный микроанализ, компьютерное моделирование. Цели исследования: – получение модифицированных мощной импульсной ионной имплантацией углерода поверхностных слоев металлов и установление фундаментальных закономерностей и корреляций между изменением структурно-фазового состояния и механическими свойствами слоев металлов, модифицированных мощной ионной обработкой; – высокоскоростным затвердеванием обеспечить направленное модифицирование структуры и свойств фольг многокомпонентных сплавов олова с целью получения материалов, перспективных для использования в качестве бессвинцовых припоев; – синтезировать новые композиционные наноматериалы на основе алюминия и фуллеренов с улучшенными физико-механическими свойствами; – с помощью компьютерного моделирования исследовать механические и термодинамические свойства нитридов и твердых растворов на их основе. Основные результаты исследований: 1. В результате мощной ионной обработки углеродом металлических мишеней титана и вольфрама происходит формирование наноразмерных частиц (15-20 нм) карбидов металлов, повышающих микротвердость модифицированных слоев металлов в 1.5 – 2 раза. 2. Синтезированы многокомпонентные сплавы на основе олова и индия: двойные сплавы систем Sn-In, Sn-Sb, Sn-Bi, In-Bi и тройные сплавы Bi–Sn–Pb и Sn-Bi-In. Установлены фазовый состав и микроструктура быстрозатвердевших фольг. 3. Синтезирован новый нанокомпозитный материал, содержащий фазы фуллерита, алюминия и AlxC60, обладающий высокой нанотвердостью. 4. Выполнено компьютерное моделирование упругих свойств твердых растворов нитридов Ti1-xTMxN (TM=V, Nb, Zr, Ta, Cr). Рассчитаны величины параметров решеток, упругие модули и энергия формирования. Научная значимость результатов состоит в выявлении закономерностей в изменении фазового состава, структуры и механических свойств поверхностных слоев титана и вольфрама, подвергнутых воздействию мощных ионных пучков, получении многокомпонентных сплавов на основе олова и установлении их фазового состава и микроструктуры, синтезировании нового нанокомпозитного материала на основе фуллерита и алюминия, а также определении с помощью компьютерного моделирования уравнения состояния и упругих свойств твердых растворов Ti1-x-TMx-N (TM=V, Nb, Zr, Ta, Cr)