Разработка способов интенсификации формирования нанопористых структур металлических материалов селективной лазерной сублимацией компонентов сплавов
Мурзин С.П.

Аннотация:
Разработаны способы интенсификации формирования нанопористых структур ме-таллических материалов селективной лазерной сублимацией компонентов сплавов. Про-ведена обработка образцов из медно-цинкового сплава Л62 лазерным воздействием с высокой частотой следования импульсов. Обработка проводилась в вакууме, к образцам с поверхностью, полученной механическим полированием, были приложены внешние растягивающие напряжения. В результате лазерного воздействия в вакууме в латуни Л62 формируется нанопористая структура толщиной до 0,1 мм. Поры равномерно распределены внутри субзерна, имеют достаточно стабильные размеры и форму. На границе субзёрен формируются нанопоры канального типа шириной ~100 нм, которые образуют пористую сеть.

Abstract:
Intensification’s expedients for nanoporous structures formation in metal materials by selective laser sublimation of alloy’s components are researched. Processing of copper-zinc alloy L62 specimens by laser action with high impulse frequency is spent. Processing is spent in vacuum, the external stretching pressure have been enclosed to specimens with a surface received by mechanical polishing. The nanoporous structure with thickness up to 0.1 mm in brass L62 is formed as a result of laser action in vacuum. Pores are regularly distributed in the subgrain and sufficiently stable in sizes and form. Channel-type nanopores with width ~ 100 nanometers are formed on the border of subgrains, forming a porous network.

Ключевые слова :
интенсификация, структура нанопористая, материал металлический, воздействие лазерное, сублимация селективная.

Key words:
intensification, nanoporous structure, metal material, laser action, selective sublimation.

Литература:

  1. Мурзин, С.П. Формирование наноразмерных пористых структур твёрдокристаллических материалов при воздействии лазерного излучения / С.П. Мурзин, В.И. Трегуб, А.В. Меженин // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2008. – Т. 10, № 3. – С. 772-774.
  2. Мурзин, С.П. Лазерное наноструктурирование металлических материалов с применением подвижных фокусаторов излучения / С.П. Мурзин, В.И. Трегуб, А.В. Меженин, Е.Л. Осетров // Компьютерная оптика. – 2008. – Т. 32, № 4. – С. 353-356.
  3. Мурзин, С.П. Создание нанопористых металлических материалов с применением лазерного воздействия / С.П. Мурзин, Е.Л. Осетров, Н.В. Трегуб, А.М. Никифоров // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2009. – Т. 11, № 5 – С. 102-105.
  4. Миронов, В.М. Взаимосвязь импульсных деформаций и массопереноса в металлах / В.М. Миронов, О.А. Миронова, Л.А. Митлина, Д.С. Герцрикен, А.И. Игнатенко // Физика и химия обработки материалов, 2006. – №4. – С.77-83.
  5. Мурзин, С.П. Формирование нанопористых структур металлических материалов циклическим упруго пластическим деформированием при лазерном воздействии / С.П. Мурзин, В.И. Трегуб, Е.Л. Осетров, А.М. Ники­форов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2010. – Т. 12, № 4. – С. 182-185.
  6. Методы компьютерной оптики. 2 изд., исправл. / под ред. В.А. Сойфера – М.: Физматлит, 2003. – 688 с.
  7. Golub, M.A. Infra-red radiation focusators / M.A. Golub, I.N. Sisakian, V.A. Soifer // Optics and Lasers in Engineering. – 1991. – V. 15, N 5. – P. 297-309.
  8. Doskolovich, L.L. Focusators for laser-branding / L.L. Do­skolovich, N.L. Kazanskiy, S.I. Kharitonov, G.V. Usplenjev // Optics and Lasers in Engineering. – 1991. – V. 15, N 5. – P. 311-322.
  9. Duparre, M. Investigation of computer-generated diffractive beam shapers for flattening of single-modal CO2 laser beams / M. Duparre, M.A. Golub, B. Ludge, V.S. Pa­velyev, V.A. Soifer, G.V. Uspleniev, S.G. Volo­tov­skiy // Applied Optics. – 1995. – V. 34, N 14. – P. 2489-2497.
  10. Doskolovich, L.L. A method of designing diffractive optical elements focusing into plane areas / L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, S.I. Kharitonov, V.A. Soifer // Journal of Modern Optics. – 1996. –V. 43, N 7. – P. 1423-1433.
  11. Volkov, A.V. A Method for the Diffractive Microrelief For­ming Using the Layered Photoresist Growth / A.V. Vol­kov, N.L. Kazanskiy, O.Yu. Moiseev, V.A. Soifer // Optics and Lasers in Engineering. – 1998. – V. 29, N 4-5. – P. 281-288.
  12. Казанский, Н.Л. Применение фокусаторов излучения при формировании нанопористых структур твёрдокристаллических материалов / Н.Л. Казанский, С.П. Мурзин, В.И. Трегуб, А.В. Меженин // Компьютерная оптика. – 2007. – Т. 31, № 2. – С. 48-51.
  13. Казанский, Н.Л. Формирование лазерного излучения для создания наноразмерных пористых структур материалов / Н.Л. Казанский, С.П. Мурзин, А.В. Меженин, Е.Л. Осетров // Компьютерная оптика. – 2008. – Т. 32, № 3. – С. 246-248.
  14. Мурзин, С.П. Повышение равномерности глубины зоны образования нанопористых структур при формировании лазерного воздействия фокусатором излучения / С.П. Мурзин, Е.Л. Осетров, Н.В. Трегуб, С.А. Ма­лов // Компьютерная оптика. – 2010. – Т. 34, № 2. – С. 219-224.
  15. Казанский, Н.Л. Оптическая система для проведения селективной лазерной сублимации компонентов металлических сплавов/ Н.Л. Казанский, С.П. Мурзин, В.И. Трегуб // Компьютерная оптика. – 2010. – Т. 34, № 4. – С. 481-486.
  16. Sarac, M.F. Surface dezincification and selective oxidation induced heterogeneous semiconductor nanowi­re/nanofilm network junctions / M.F. Sarac, P. Shimpi, J.A. Mackey, D.S. Kim, P.-X. Gao // Crystal Growth & Design. – 2010. – V. 10, N 9. – P. 3948-3948.
  17. Tiemann, M. Porous metal oxides as gas sensors / M. Tiemann // Chemistry – A European journal. – 2007. – V. 13, N 30. – P. 8376-8388.
  18. Mridha, S. Investigation of p-CuO/n-ZnO thin film heterojunction for H2 gas-sensor applications / S. Mridha, D. Basak // Semiconductor Science and Technology. – 2006. – V. 21, N 7. – P. 928–932

References:

  1. Murzin, S.P. Nannoporous structures formation of firm crystal materials by action of laser radiation / S.P. Murzin, V.I. Tregub, A.V. Mezhenin // Proceedings of Samara Science Center RAS. – 2008. – V. 10, N 3. – P. 772-774. – ISSN 1990-5378. – (in Russian).
  2. Murzin, S.P. Laser nanostructurizing of metal materials by application of moveable radiation focusators / S.P. Murzin, V.I. Tregub, A.V. Mezhenin, E.L. Osetrov // Computer optics. – 2008. – V. 32, N 4. – P. 353-356. – ISSN 0134-2452. – (in Russian).
  3. Murzin, S.P. Creation of nanoporous metal materials by application of laser radiation / S.P. Murzin, E.L. Osetrov, N.V. Tregub, A.M. Nikiforov // Proceedings of Samara Science Center RAS. – 2009. – V. 11, N 5. – P. 102-105. – ISSN 1990-5378. – (in Russian).
  4. Mironov, V.M. Relationship of pulse deformation and mass transport in metals / V.M. Mironov, O.A. Mironova, L.A. Mitlina, D.S. Gercricen, A.I. Ignatenko // Physics and chemistry of materials processing. – 2006. – N 4. – P. 77-83. – ISSN 0015-3214. – (in Russian).
  5. Murzin, S.P. Nanoporous structure formation in metal materials by cyclic plasto-elastic deformation with laser action / S.P. Murzin, V.I. Tregub, E.L. Osetrov, A.M. Ni­kiforov // Proceedings of Samara Science Center RAS. – 2010. – V. 12, N 4. – P. 182-185. – ISSN 1990-5378. – (in Russian).
  6. Methods of Computer Optics (Secondary Edition) / edited by V.A. Soifer – Moscow: “Fizmatlit” Publisher, 2003. – 688 с. – (in Russian).
  7. Golub, M.A. Infra-red radiation focusators / M.A. Golub, I.N. Sisakian, V.A. Soifer // Optics and Lasers in Engineering. – 1991. – V. 15, N 5. – P. 297-309. – ISSN 0143-8166.
  8. Doskolovich, L.L. Focusators for laser-branding / L.L. Do­skolovich, N.L. Kazanskiy, S.I. Kharitonov, G.V. Us­plenjev // Optics and Lasers in Engineering. – 1991. – V. 15, N 5. – P. 311-322. – ISSN 0143-8166.
  9. Duparre, M. Investigation of computer-generated diffractive beam shapers for flattening of single-modal CO2 laser beams / M. Duparre, M.A. Golub, B. Ludge, V.S. Pavelyev, V.A.  Soifer, G.V. Uspleniev, S.G. Volotovskiy // Applied Optics. – 1995. – V. 34, N 14. – P. 2489-2497. – ISSN 0003-6935.
  10. Doskolovich, L.L. A method of designing diffractive optical elements focusing into plane areas / L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, S.I. Kharitonov, V.A. Soifer // Journal of Modern Optics. – 1996. – V. 43, N 7. – P. 1423-1433. – ISSN 0950-0340.
  11. Volkov, A.V. A Method for the Diffractive Microrelief Forming Using the Layered Photoresist Growth / A.V. Vol­kov, N.L. Kazanskiy, O.Yu. Moiseev, V.A. Soifer // Optics and Lasers in Engineering. – 1998. V. 29, N 4-5. – P. 281-288. – ISSN 0143-8166.
  12. Kazanskiy, N.L. Application of radiation focusers for nanoporous crystalline materials structure formation / N.L. Kazanskiy, S.P. Murzin, V.I. Tregub, A.V. Mezhenin // Computer Optics. – 2007. – V. 31, N 2. – P. 48-51. – ISSN 0134-2452. – (in Russian).
  13. Kazansky, N.L. Formation of laser radiation for a creation of nanoporous materials / N.L. Kazansky, S.P. Mur­zin, A.V. Me­zhenin, E.L. Osetrov // Computer optics. – 2008. – V. 32, N 3. – P. 246-248. – ISSN 0134-2452. – (in Russian).
  14. Murzin, S.P. The increasing of the uniformity of nano­porous structure creation zone depth by the laser action shaped by radiation focusator / S.P. Murzin, E.L. Osetrov, N.V. Tregub, S.A. Malov // Computer optics. – 2010. – V. 34, N 2. – P. 219-224. – ISSN 0134-2452. – (in Russian).
  15. Kazanskiy, N.L. Optical system for realization selective laser sublimation of metal alloys components / N.L. Kazanskiy, S.P. Murzin, V.I. Tregub // Computer Optics. – 2010. – V. 34, N 4. – P. 481-486. – ISSN 0134-2452. – (in Russian).
  16. Sarac, M.F. Surface dezincification and selective oxidation induced heterogeneous semiconductor nanowire/na­nofilm network junctions / M.F. Sarac, P. Shimpi, J.A. Mackey, D.S. Kim, P.-X. Gao // Crystal Growth & Design. – 2010. – V. 10, N 9. – P. 3948-3948. – ISSN 1528-7483.
  17. Tiemann, M. Porous metal oxides as gas sensors / M. Tiemann // Chemistry – A European journal. – 2007. – V. 13, N 30. – P. 8376-8388. – ISSN 0947-6539.
  18. Mridha, S. Investigation of p-CuO/n-ZnO thin film heterojunction for H2 gas-sensor applications / S. Mridha, D. Basak // Semiconductor Science and Technology. – 2006. – V. 21, N 7. – P. 928–932. – ISSN 0268-1242
© 2009, ИСОИ РАН
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846) 332-56-22, факс: +7 (846) 332-56-20