Исследование изменения электронной структуры атомов при деформации металлов и сплавов

Ботаева, Лариса Борисовна Отделение материаловедения (ОМ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Исследовано влияние продольно винтовой прокатки при 1000ОС сплава Ti-6Al-4V на изменение спектров упруго и дискретно рассеянных электронов. Выявлены отличия спектров упруго и дискретно рассеянных электронов, в сравнении с исходным состоянием сплава Ti-6Al-4V. Впервые зарегистрированы зависимости изменения энергии и интенсивностей спектров упруго и дискретно рассеянных электронов от угла выхода из поверхности сплава. Изменения энергии и формы спектров являются следствием изменения кристаллической структуры сплава, связанного с деформацией. Деформация ведёт к изменению параметров кристаллической решетки, перестроению положения атомов и к изменению энергетического строения верхних электронных оболочек атомов.

Введение …………………………………………………………………………… 10

1. Обзор механизма упругого и дискретного рассеяния электронов при
вторичной электронно-электронной эмиссии …………………………………. 12

1.1 Обзор механизмов вторичной электронно-электронной эмиссии ……… 12

1.2 Пример анализа спектров упруго и дискретно рассеянных электронов… 19

1.3 Исследование электронной структуры и угловых зависимостей выхода
рассеянных электронов из поверхности сплава ВТ6 ………………………….. 23

2. Исследование электронной структуры и угловых зависимостей выхода
упруго и дискретно рассеянных электронов из поверхности сплава ВТ6,
деформированного методом поперечно-винтовой прокатки при 1000С ….. 37

2.1 Материалы и методы исследования ……………………………………..… 38

2.2 Результаты исследования …………………………………………..………… 41

3. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение …. 55

3.1 Предпроектный анализ ………………………………………………………. 57

3.2 Инициация проекта ………………………………………………………….. 62

3.3 Расчет научного исследования (НТИ) ……………………………………… 64

4. Социальная ответственность …………………………………………………. 76

4.1 Введение ……………………………………………………………………… 78

4.2 Правовые и организационные меры обеспечения безопасности ………… 79
4.3 Производственная безопасность ……………………………………….… 81

4.4 Электрическая безопасность ………………………………………….….. 86

4.5 Экологическая безопасность ……………………………………………… 87

4.6 Защита в чрезвычайных ситуациях ……………………………………….. 87

4.7 Заключение по разделу социальная ответственность …………………… 88

Заключение ………………………………………………………………..……… 89

Перечень публикаций …………………………………………………………… 91

Список литературных источников ……………………..……………………….93

Приложение. Раздел ВКР, выполненный на иностранном языке …………… 99

Актуальность представленной работы состоит в необходимости
апробации нового метода исследования изменений электронной структуры
металлов и сплавов при модификации их деформацией, термической
обработкой, а также ионно- электронно- пучковыми потоками.
Новизна этого метода состоит в создании и использовании нового
способа регистрации вторично-электронных спектров и, на базе этого, создание
методов исследования изменений электронно-энергетического строения
твердого тела при модификации его термической обработкой, деформацией, а
также ионно-электронно-пучковыми потоками.
Данный способ регистрации вторично-электронных спектров в
интегральном виде, позволяет получать уникальную информацию об
изменениях мезоскопических структурных состояний в кристаллической
структуре металлов и сплавов.
Объектом исследования является является серия образцов сплава ВТ6,
подвергнутого деформации поперечно-винтовой прокаткой при температуре
1000С.
Предметом исследования являются вторичные электроны,
эмитированные из объекта исследования под действием пучка первичных
электронов.
Цель работы – выяснить связь деформации кристаллической решетки с
изменением электронной подсистемы твердого тела.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
1. Провести обзор теории и практики применения спектроскопии упруго и
дискретно рассеянных электронов при вторичной электронно-
электронной эмиссии и метода оже-спектроскопии на основе российских
и зарубежных источников.
2. Изучить метод, основанный на анализе распределения энергии
электронов, эмитированных исследуемым веществом под действием
пучка первичных электронов, и выделении из общего энергетического
спектра тех, которые возникли в результате оже-процесса.
3. Провести графическую обработку экспериментальных данных,
полученных при исследовании сплава ВТ6, подвергнутом поперечно-
винтовой прокатке при Т = 1000С, в сравнении с исходным состоянием.
Методы исследования. В работе использовались методы регистрации
спектров на модернизированном оже-спектрометре 09-ИОС-10 в Институте
физики прочности и материаловедения СО РАН и последующий анализ
изменений электронной структуры сплава ВТ6 после деформации.
Практическая значимость работы. Изученный метод сможет дать
уникальные возможности для интерпретации полученных вторично-
электронных спектров, позволит оценивать влияние и связи изменений
мезоскопических структурных состояний кристаллической решётки металлов и
сплавов на вторично-электронные спектры и спектры дискретно рассеянных
электронов.
1 ОБЗОР МЕХАНИЗМА УПРУГОГО И ДИСКРЕТНОГО РАССЕЯНИЯ
ЭЛЕКТРОНОВ ПРИ ВТОРИЧНОЙ ЭЛЕКТРОННО-ЭЛЕКТРОННОЙ
ЭМИССИИ

Предварительная работа продемонстрировала возможность
исследования изменений энергетических уровней электронов зоны
проводимости, валентной зоны, структурирования плазмонов и связи
изменения энергии плазмонов с изменениями мезоскопических структурных
состояний кристаллической решётки металлов и сплавов после модификации
твердого тела.
Метод электронной оже-спектроскопии начал интенсивно
использоваться в материаловедении с начала ранних 70-х годов. Диаметр
пучка сканирующей электронной пушки составлял около 0.5 мкм, – это
ограничение было обусловлено низким вакуумом в системе. Изоляция
электрических цепей от вакуумного объема осуществлялась с помощью
резиновых соединений. Система магнитной фокусировки обладает
отрицательным качеством в том плане, что в материале, из которого она
изготавливается, находится огромное количество трудно откачиваемых
скрытых полостей. Применение электростатической фокусировки было
невозможно из-за наличия пробоя вследствие низкого вакуума. С этими
ограничениями однофокусная электростатическая система для электронного
16 оже-сканирования просуществовала до 90-х годов, при этом ускоряющее
напряжение в таких приборах было 3 – 5 кэВ. Прорыв в этом направлении был
сделан в начале 90-х, когда были разработаны сканирующие электронные
пушки с двухлинзовой фокусировкой, отклоняющей системой и системой
стигматоров, совместимых со сверхвысоким вакуумом. Были созданы
керамические изоляторы, обеспечивающие сверхвысокий вакуум в системе
(Teflon и Capton), сделан переход от системы откачки с использованием
масляных насосов к турбомолекулярным и ионно-гетерным насосам. Кроме
этого, условия сверхвысокого вакуума позволили использовать
термоэмиссионные катоды с меньшей температурой накала, что
способствовало уменьшению монохроматических аберраций. Параметры
таких источников электронов стали сравнимы с параметрами традиционных
РЭМ: ускоряющее напряжение UA = 25 – 30 кэВ и dp = 30 – 100 нм.
Такие усовершенствования сделали возможным переход от
микроанализа к наноанализу в методе электронной оже-спектроскопии, в
соответствии с основными требованиями, предъявляемыми к науке о
наноэлектронике и наноструктурированных материалах. Будучи оснащенным
оборудованием для профилирования по глубине, то есть источником ионов,
метод растровой оже-микроскопии позволяет выполнять трехмерный
наноанализ [13].
Перечень публикаций

За время выполнения научно-исследовательской работы выпускник стал
соавтором 5 публикаций в российских и зарубежных изданиях:
1. Панин В.Е., Шулепов И.А., Ботаева Л.Б., Наркевич Н.А. Исследование
электронно-энергетических спектров упруго и дискретно рассеянных
электронов поверхности разрушения сплава Ti–6Al–4V после поперечно-
винтовой прокатки при температуре 1000 С/ Физическая мезомеханика 23 3
(2020) 5–14. DOI 10.24411/1683-805X-2020-13001
2. Шулепов И.А., Ломыгин А.Д., Ботаева Л.Б., Лаптев Р.С., Наркевич
Н.А., Кашкаров Е.Б., Сыртанов М.С. Исследование электронной структуры
атомов, в деформированном сплаве Ti-6Al4V при анализе спектров упруго и
дискретно рассеянных электронов // Тезисы докладов Международной
конференции «Физическая мезомеханика. Материалы с многоуровневой
иерархически организованной структурой и интеллектуальные
производственные технологии», посвященной 90-летию со дня рождения
основателя и первого директора ИФПМ СО РАН академика Виктора
Евгеньевича Панина, 5–9 октября 2020 года, Томск, Россия. – Томск:
Издательство ТГУ, 2020. – С. 477-478.https://mega.nz/file/Dup2lJAJ#r7SKxYcX-
v4Y5egTUUIkEGWjHST16StH-zvfzTTZ32U
3. Шулепов И.А., Ломыгин А.Д., Ботаева Л.Б., Лаптев Р.С., Наркевич Н.А.,
Кашкаров Е.Б., Сыртанов М.С. Исследование угловых зависимостей выхода
упруго и дискретно рассеянных электронов из деформированного сплава Ti-
6Al-4V // Тезисы докладов Международной конференции «Физическая
мезомеханика. Материалы с многоуровневой иерархически организованной
структурой и интеллектуальные производственные технологии»,
посвященной 90-летию со дня рождения основателя и первого директора
ИФПМ СО РАН академика Виктора Евгеньевича Панина, 5–9 октября 2020
года, Томск, Россия. – Томск: Издательство ТГУ, 2020. – С. 479-
480. https://mega.nz/file/Dup2lJAJ#r7SKxYcX-v4Y5egTUUIkEGWjHST16StH-
zvfzTTZ32U
4.I.A. Shulepov, A. D. Lomygin, L.B. Botaeva, R.S. Laptev, E.B. Kashkarov, M.S.
Syrtanov. Investigation of the electronic structure of atoms in modified metal alloys
in analysis of the elastic and discrete scattered electron spectra. // 7th International
Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE-2020 online): Abstracts.
— Tomsk. September 14–25: Publishing House of IAO SB RAS, 2020. С. 485.
https://psv4.userapi.com/c856228/u231326011/docs/d9/c89dc2b11cfc/Book_of_Ab
stracts.pdf?extra=3ffC7IexGDpEn6GnheFnLPyMwZIR4x9dkxJUAVQ3dti2qDBW
E8THsZAJ6PJ21oYJfX6skVHnfXUt2-1M_aayoGWqdySzAWS-
SNVCPcPI0sgV7urofTzcDOchviiRB3RF4n2HUvcKm5tdA
5. I.A. Shulepov, A. Lomygin, L.B. Botaeva, R.S. Laptev, E.B. Kashkarov, M.S.
Syrtanov. Investigation of the Electronic Structure of Atoms in Modified Metal
Alloys in Analysis of the Elastic and Discrete Scattered Electron Spectra //2020 7th
International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE). – IEEE,
2020. – С. 881-885. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9242153

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 Выполненных работ
    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ
    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    Екатерина Д.
    4.8 (37 отзывов)
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два об... Читать все
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два образования: экономист-менеджер и маркетолог. Буду рада помочь и Вам.
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 Выполненных работ
    Логик Ф. кандидат наук, доцент
    4.9 (826 отзывов)
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские дисс... Читать все
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские диссертации, рефераты, контрольные) уже много лет. Качество работ гарантирую.
    #Кандидатские #Магистерские
    1486 Выполненных работ
    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету