Измерение теплофизических свойств материалов методом лазерной термомодуляционной эллипсометрии тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

На правах рукописи

Уймин Анатолий Александрович р Г 5 ОД

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ ЛАЗЕРНОЙ ТЕРМОМОДУЛЯЦИОННОЙ ЭЛЛИПСОМЕТРИИ

Специальность 01.04.01 - техника физического эксперимента, физика приборов, автоматизация физических исследований

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Екатеринбург 2000

Работа выполнена в Институте теплофизики УрО РАН и на кафедре физики Уральской государственной горно-геологической академии.

Научные руководители: доктор физико-математических наук,

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор В.Е. Сидоров,

Ведущая организация - Уральский государственный университет

заседании специализированного совета К 063.14.11 по присуждению ученых степеней кандидатов наук при Уральском государственном техническом университете - УПИ в ауд. Ф-419

Отзывы в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять по адресу 620002, г. Екатеринбург, К-2, УГТУ-УПИ, физико-технический факультет, ученому секретарю совета. 1 С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке технического университета.

Автореферат разослан 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

профессор В.Е. Зиновьев, доктор физико-математических наук, профессор И.Г. Коршунов.

кандидат физико-математических наук, доцент С.А. Ильиных.

Защита состоится « % *(

2000 г. в 15 часов на

Е.В. Кононенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. В современном материаловедении существует целый ряд перспективных направлений по созданию новых материалов на основе субмикро- и нанокристаллических структур, и материалов на основе слоистых сред. Способы получения этих веществ (высокие давления, высокие температуры) приводят к существенной неоднородности их физических характеристик в объеме, а получаемые образцы обладают весьма малыми размерами. Все это затрудняет их исследование традиционными методами.. Особое значение в этих условиях приобретает разработка новых методов точного и локального определения теплофизических свойств веществ, ввиду их значимости как для понимания физических механизмов возникновения уникальных характеристик указанных материалов, так и для оценки возможностей их дальнейшего применения.

Задачи исследования теплофизических свойств малоразмерных объектов в широком диапазоне температур стимулируют развитие новых эффективных методов измерений. Одним из основных путей дальнейшего развития теплофизического эксперимента является совершенствование высокочувствительных нестационарных методов измерений, использующие современные способы создания периодического нагрева исследуемых образцов и анализа параметров переменного температурного поля. Другим, не менее важным, направлением стало использование лазеров в качестве элементов устройств, диагностирующих температурное поле. Методы лазерной диагностики развивались до середины семидесятых годов в основном в области оптоакустики и лишь в начале восьмидесятых благодаря работам А. Розенцвейга и А. Гершо начали применяться в исследовании теплофизических свойств веществ. Как известно, лазерный луч характеризуется совокупностью параметров: мощностью, направленностью, поляризацией и длиной волны, - по изменению которых при взаимодействии лазерного излучения с

веществом можно получить информацию об исследуемом веществе или о процессах происходящих в нем. В основном , для целей лазерной диагностики использовались узкая направленность и монохроматичность излучения лазера. Поляризационные свойства лазерного излучения применялись, как правило, в магнитной спектроскопии атомов и для изучения физико-химических процессов на поверхности твердых тел. Между тем, важным является то, что чувствительность поляризационных методов измерений чрезвычайно высока (до Ю'10 рад.). Одним из наиболее чувствительных нестационарных поляризационных методов изучения свойств поверхности твердых тел и динамики их изменения под воздействии переменных полей является лазерная модуляционная эллипсометрия, принципы которой были разработаны Р.Аззамом и Н.Башарой. в семидесятые годы. К основным преимуществам поляризационных методик лазерной диагностики следует также отнести высокую защищенность по отношению к акустическим помехам, возможности оптической фильтрации световых шумов, малые габариты измерительной оптической системы.

Ввиду вышесказанного, в данной работе предлагается использовать для локального измерения теплофизических свойств неоднородных твердых тел метод температурных волн, а параметры переменного температурного поля определять по синхронному с ним изменению поляризации отраженного излучения пробного лазера, включенного в оптическую схему нуль-эллипсометра. При этом локальность измерений будет определяться размером источника нагрева и размером фокусного пятна считывающего излучения. Такой метод получил в работе название метода лазерной термомодуляционной эллипсометрии (ТМЛЭ).

Цель работы состоит в обосновании и разработке новой методики измерения температуропроводности металлов и сплавов, обладающих значительной неоднородностью свойств в объеме, при низких и средних температурах, с высокой локальностью, основанной на сочетании метода температурных волн и регистрации

параметров переменного температурного поля по синхронному с ним изменению поляризации отраженного излучения пробного лазера, включенного в оптическую схему нуль-эллипсометра, создании установки реализующей эту методику, и в получении новых экспериментальных данных о теплофизических свойствах неоднородных материалов при низких и средних температурах.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• разработана новая методика измерения температуропроводности металлов и сплавов, сочетающая в себе метод температурных волн и считывание параметров температурного поля отраженным излучением диагностирующего лазера по синхронному с полем изменению его поляризации;

• создана экспериментальная установка для исследования температуропроводности твердых тел, в диапазоне температур 80 -300 К с локальностью 100 мкм;

• впервые выполнены экспериментальные исследования температуропроводности металлов 1г, Ъх, Р<3 и сплава 12Х18Н10Т с деформационной субмикро- и нанокристаллической структурой и установлено, что температуропроводность образцов, полученных методом деформации сдвигом под давлением уменьшается с увеличением степени деформации и с уменьшением размера кристаллитов;

• впервые проведены экспериментальные исследования пространственной неоднородности теплофизических свойств деформационного нанокристаллического тёёайёу и установлено, что температуропроводность образца уменьшается по радиусу от центра сдвига;

• установлено , что температуропроводность нанокристаллического палладия (пс-Р<1) со средним размером зерна 30 - 70 нм в интервале температур 80 - 300 К в 1.5 - 2 раза ниже температуропроводности поликристаллического палладия;

• впервые выполнены прямые измерения температуропроводности

контактных зон биметаллов МЬ-Та, Мо-\У, Мо-Та, полученных методом высокоэнергетического ударного нагружения, и установлено, что температуропроводность этих зон в несколько раз ниже, чем температуропроводность металлов контактных пар.

На защиту выносится :

• Методика измерения температуропроводности твердых тел, основанная на сочетании метода температурных волн и считывании параметров температурного поля по синхронному с полем изменению поляризации отраженного излучения диагностирующего лазера;

• экспериментальная установка для локального измерения температуропроводности металлов и сплавов в диапазоне температур 80 - 300 К;

• результаты исследования теплофизических свойств 1г, Ъх, Рё и сплава 12Х18Н10Т с деформационной нанокристаллической структурой при температуре 300 К;

• результаты исследования пространственной неоднородности теплофизических свойств деформированного сдвигом под давлением Р<1;

• результаты исследования теплофизических свойств нанокристаллического палладия со средним размером кристаллитов 30 - 70 нм в диапазоне температур 80 - 300 К;

• результаты исследования теплофизических свойств контактных зон биметаллов Мо-\¥, №>-Та, Мо-Та при температуре 300 К, полученных методом высокоэнергетического ударного нагружения.

Практическая ценность работы:

• разработана методика измерения температуропроводности твердых тел с высокой локальностью, основанная на принципах термомодуляционной лазерной эллипсометрии и методе температурных волн, и создана экспериментальная установка позволяющая исследовать температуропроводность объектов с пространственной неоднородностью физических свойств при низких и средних температурах;

• экспериментальные данные о теплофизических свойствах нанокристаллических материалов и контактных зон биметаллов могут быть использованы как справочные;

• материалы работы использованы при выполнении госбюджетных исследований в ИФМ УрО РАН , в исследованиях по проекту РФФИ № 98-02 -18283 а;

• разработанное оборудование и методики применялись для контроля качества теплового контакта в элементах микроэлектроники при выполнении хоздоговорных работ в НПО «Радий» (г.Москва).

Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены на 12 Европейской конференции по теплофизическим свойствам веществ (Австрия, Вена, 1990 г.); 13 Симпозиуме по теплофизическим свойствам веществ (США, Боулдер, Колорадо, 1997 г.); 3 Всесоюзной конференции «Оптика лазеров» (СССР, Ленинград, 1990 г.); 1 Международной теплофизической школе (Россия, Тамбов, 1992 г.); 2 Международной теплофизической школе (Россия, Тамбов, 1995 г.); 8 Международном семинаре «Дефекты, структура и свойства нанокристаллических материалов, полученных кристаллизацией металлического стекла и из состояний с предельно искаженной решеткой» ( Екатеринбург, 1999 г.).

По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ, включая авторское свидетельство и патент.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, библиографии. Работа изложена на 1 в Ъ страницах текста и содержит В таблицы, 2 7 рисунков, библиография содержит наименовании.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы и сформулирована ее цель, показаны научная новизна и практическая ценность, приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен краткий обзор нестационарных методов исследования теплофизических свойств твердых тел и методов лазерной диагностики. Анализ существующих методов показал, что наиболее оптимальным с точки зрения чувствительности и локальности измерений является метод температурных волн в сочетании с принципами лазерной диагностики, так как позволяет определять теплофизические свойства на небольших образцах в широкой области температур с высокой локальностью, а также применять современные методы автоматизации эксперимента и обработки его результатов. Для увеличения информативности и локальности измерений предложен новый метод лазерной диагностики для регистрации переменных температурных полей по синхронному с полем изменению поляризации отраженного излучения пробного лазера - метод лазерной термомодуляционной эллипсометрии. Отличительной особенностью этого метода является его высокая помехозащищенность по сравнению с ранее используемыми методами лазерной диагностики, простота применения, ввиду отсутствия промежуточной регистрирующей среды (методы «миража»), потенциально высокая чувствительность, возможность измерения параметров переменных температурных полей за пределами области нагрева с высокой локальностью.

На основании вышеизложенного целью исследования является создание новой методики определения теплофизических свойств материалов в широком интервале температур на основе сочетания метода температурных волн и метода лазерной термомодуляционной эллипсометрии.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• разработать методику регистрации температурных колебаний, используя принципы лазерной модуляционной эллипсометрии;

• проанализировать решение теплофизической задачи для локального нагрева и получить расчетные соотношения для определения температуропроводности;

* разработать и создать экспериментальную установку на основе предложенной методики определения теплофизических свойств, оценить погрешность измерения температуропроводности;

• применить разработанную методику для измерения теплофизических свойств неоднородных материалов в области низких и средних температур.

Во второй главе рассмотрены возможности метода ТМЛЭ доя регистрации малых температурных колебаний на поверхности образца, определены оптимальные условия проведения измерений, сформулированы требования к установке и методике.

Модулированный нагрев поверхности приводит к

синхронному изменению оптических параметров вещества п, %

(показатель преломления и коэффициент экстинции), зависящих от

температуры. Приращение интенсивности отраженного от

поверхности образца вблизи нагреваемой области излучения

считывающего лазера составляет:

л т & . (31 . т

Д/ = — Дп + ——Дх > (1)

ап ах

где Л1 - приращение интенсивности отраженного излучения, Ап, Ах -приращение показателя преломления и коэффициента экстинции, соответственно. Изменение параметров пи % приводит при наклонном падении на поверхность образца пробного пучка к синхронному изменению поляризации отраженного лазерного излучения (к дополнительному набегу фазы "б" менаду «Б» и «Р» френелевскими компонентами отраженного излучения /<5 и Ир и изменению отношения || = ). Параметры 5, ц/ однозначно связаны с оптическими характеристиками отражающей поверхности при фиксированном угле падения через основное уравнение эллипсометрии ( е18 ). Малые изменения параметров

эллипса поляризации отраженного излучения, а, соответственно, и изменения оптических констант поверхности материала, вызванные переменными внешними полями могут быть измерены с помощью

нуль-эллипсометра. Такой метод измерения получил название — модуляционная эллипсометрия [I]. На рисунке 1 представлена принципиальная оптическая схема нуль-эллипсометра в составе установки, реализующей метод термомодуляционной эллипсометрии.

Рис.1. Принципиальная оптическая схема метода ТМЛЭ.

Р - поляризатор, 2 - компенсатор, Б - образец, А - анализатор; 1 -держатель образца; 2 - греющий лазер; 3 - электрооптический модулятор; 4 -фокусирующий объектив; 5 - вакуумная камера; б - предметный координатный стол эллипсометра; 7 - пробный Не-Ые лазер; 8,9 - фокусирующие объективы пробного излучения; 10 - фотоприемник с предварительным усилителем; 11 - интерфейс и мини-ЭВМ

Приращение интенсивности излучения прошедшего оптическую схему эллипсометра при внешней термомодуляции

оптических свойств поверхности образца может быть описано в первом приближении выражением:

Ш=0/а,Р, 5, у/) ■(с1щШ)АТ+02(а,Р, 3, у) {<1&'<1Т)ЛТ, (2) где О! и 02 константы, зависящие от угловых положений анализатора "а" и поляризатора "Р" и эллипсометрических параметров ц/, 6. При фотометрических измерениях выражение 2 пропорционально соотношению сигнал/шум на входе в фотоприемное устройство. Уровень световых шумов измерительного лазера составляет по порядку величины 10"2 - 10"4 от входной мощности в полосе регистрируемых частот, а величина полезного сигнала определяется температурным градиентом эллипсометрических параметров и порядка 10"4. Соответствующим выбором положений поляризатора и анализатора в поляризационной схеме регистрации, в отличии от обычных фотометрических схем, достигается улучшение этого соотношения на 1 - 2 порядка. Следует заметить, что температурный градиент параметров и 5 может иметь разные знаки, что приводит к уменьшению полезного сигнала. Анализ выражения 2 показал, что оптимальные режимы регистрации слабого сигнала реализуются вблизи нулевых положений анализатора и поляризатора (положений гашения) при 01=0. При этом соотношение сигнал/шум достигает 10 при амплитуде температурных колебаний 1К. При синхронной регистрации сигнала температурная чувствительность устройства по нашей оценке составляет 10"2 - 10'3 К. Это является достаточным для осуществления измерений температуропроводности с относительной погрешностью в несколько процентов методом температурных волн на нагреваемой поверхности как в центре пятна нагрева (по фазе температурных колебаний), так и по затуханию амплитуды или по фазовому запаздыванию температурной волны с расстоянием (при координатном сканировании считывающего излучения относительно области нагрева). Локальность считывания параметров температурных колебаний излучением пробного лазера обеспечивается возможностями оптической фокусировки.

В третьей главе анализируется решение теплофизической задачи для ограниченного равномерного нагрева плоского диска модулированным тепловым потоком, и определяются расчетные соотношения для вычисления температуропроводности по результатам измерения методом ТМЛЭ амплитуд и фаз температурной волны на нагреваемой поверхности образца.

На рис.2 показана геометрическая модель измерительной ячейки при поверхностном ограниченном равномерном нагреве плоского диска толщиной 1 и радиусом К с радиусом нагреваемой области Ь. Ввиду осевой симметрии задачи температура зависит от радиуса г и координаты г. Граничные условия учитывают теплообмен на поверхностях образца. Нагрев задается гармонической функцией вида д^о(1+т-соБа)1), где q - тепловой поток, т - глубина модуляции. Решение этой задачи для переменной составляющей температуры 0(г,гД) было получено в аналитическом виде в работе [2] в приближении малых амплитуд температурных колебаний (0«То) и малых градиентов температуры в образце(сШс1Т)АТ«?1,).

Рис.2 Модель измерительной ячейки.: I - образец, 2 - оправка (термостат)

При этом коэффициенты теплообмена на верхней и нижней поверхностях образца в условиях низких и средних температур и вакуумирования ячейки Вц, В12 <0.01, теплообменом с боковой поверхности образца можно пренебречь ввиду затухания

температурных колебаний на расстояниях много меньших радиуса образца Я. Решение обратной задачи по нахождению температуропроводности по измеренным значениям амплитуд и фаз температурной волны на нагреваемой поверхности возможно либо в численном виде, либо путем аппроксимации решения явными аналитическими зависимостями. Численный анализ решения показал, что вблизи границы пятна нагрева Ь на расстоянии Ь<г<2Ь при 0.2 <ЬЛ< 0.4 и величине параметра 2=(со/а)"21 от 2 до 5.5 решение для амплитуды температурной волны может быть аппроксимировано с погрешностью 1 - 1.5% линейной функцией 1п[0(г )]=К0^)-г + В. Температуропроводность рассчитывается по затуханию амплитуды температурной волны с расстоянием по формуле:

а = а>ЭДК@-А®)2, (3)

где а - температуропроводность, со - циклическая частота, константа К©=с1(1п0)/<1г является линейной функцией параметра Z; О®, А© -константы, зависящие от геометрических параметров задачи Ь, Л, 1 и определяемые при калибровочных измерениях. Решение для фазы температурной волны при тех же геометрических параметрах задачи и при 1< Z < 5 аппроксимируется с погрешностью не более 1.5% линейной зависимостью от координаты, а температуропроводность рассчитывается по формуле:

а = ю-ОДКф- А,,)2, (4)

где К<р=<3ф/(1г - коэффициент линейной аппроксимации линеен по параметру Ъ\ А<р, - константы, зависящие от геометрических параметров задачи. Они, также как и выше, определяются при калибровке.

Температуропроводность при 0.2<М<0.5 может быть определена графически по номограммам зависимости фазы температурной волны в центре пятна нагрева от параметра Ъ в диапазоне его изменения от 2 до 5.5.

Во всех трех рассмотренных способах накладывается ограничение на размер пятна считывания. В случае измерения

температуропроводности по относительным изменениям амплитуды и фазы температурной волны с расстоянием г для обеспечения приемлемой погрешности не более 5-6% радиус пятна считывающего излучения на образце должен быть не более 0.05Ь, в третьем случае — не более 0.1Ь. Исходя из размеров образцов (толщина — 100 - 200 мкм, радиус — 1.5-2 мм) и проведенных расчетов в рамках принятой модели, радиус пятна нагрева Ь составляет 30 - 70 мкм, частоты модуляции дня металлов лежат в диапазоне 50 - 5000 Гц, радиус пятна считывания, соответственно, — не более 5 мкм.

Соблюдение условий термостатичности при измерениях накладывает ограничение на мощность нагрева. Оценка мощности теплового потока, удовлетворяющая этим требованиям, составляет 10 - 50 мВт, максимально достижимая температура перегрева при этом в центре — 0.5 - 2.5 К.

Полученные в результате анализа решения ТФЗ расчетные соотношения и проведенные оценки позволили определить необходимые параметры измерительной ячейки, образцов, геометрию эксперимента и требования к источнику нагрева.

В четвертой главе приводится описание установки и методики измерения температуропроводности твердых тел методом ТМЛЭ в диапазоне температур 80 - 300 К. Принципиальная оптическая схема установки изображена на рис.1. Излучение греющего Аг+ -лазера 2 модулируется по амплитуде электрооптическим модулятором 3, управляющее напряжение с фиксированной частотой задается на блок питания модулятора через контроллер сопряжения мини-ЭВМ 11. Затем излучение подается с помощью поворотных зеркал и фокусирующего объектива 4 через окно вакуумной камеры 5 на исследуемый образец 1 и возбуждает в нем температурную волну, которая распространяется как в глубь образца; так и по его поверхности. Диаметр фокусного пятна греющего излучения на образце составляет 70 - 100 мкм. Частота модуляции задается в

диапазоне от 10 до 2500 Гц в цифровом виде. Поляризованное излучение считывающего Не-Ие лазера 7 го задающего плеча эллипсометра падает на поверхность образца под углом фп = 60° и фокусируется объективом 9 вблизи нагреваемой области. Радиус пятна считывающего излучения составляет 2-5 мкм. Оптимальная поляризация диагностирующего излучения создается поляризационными элементами эллипсометра «Р», «О», «А». Тепловые колебания оптических свойств поверхности образца модулируют поляризацию отраженного излучения считывавшего лазера, что приводит к модуляции его интенсивности на выходе из анализатора «А» и регистрируется при помощи фотоприемника 10, расположенных в приемном плече эллипсометра. Электрический сигнал с выхода предусилителя подается в амплитудно-фазовый измеритель 11, где накапливается и усредняется за заданное число периодов. Сканирование пучка греющего излучения относительно точки считывания осуществляется поворотным зеркалом закрепленным на координатном устройстве и контролируется контроллером координаты с погрешностью 1 мкм. Амплитуда и фаза первой гармоники температурных колебаний определяются по результатам Фурье-анализа массива данных для фиксированной частоты модуляции. В результате эксперимента в памяти ЭВМ формируется файл, содержащий усредненные по N периодам результаты измерений фазы и амплитуды, средней температуры и координаты точек измерения. На рис.3 показан графический вид экспериментальных данных получаемых на выходе прибора. На основании измеренных значений амплитуды и фазы сигнала, координаты точки измерения, рассчитывается значение температуропроводности по соотношению 3 или 4, или по фазе температурной волны в центре пятна нагрева

9,отн.ед.

2000 т

Амплитуда Фаза

Ф,град

1500 -

1000 -

500 -

0-

■ 160

40

80

120

О

О 50 100 150 200 250 Координата, г, мкм

Рис.3 Экспериментальная зависимость амплитуды и фазы температурной волны от расстояния вблизи центра нагрева.

В пятой главе выполнен анализ погрешностей, возникающих в процессе измерений. Приведены результаты калибровочных экспериментов.

Основными составляющими погрешности измерений температуропроводности методом ТМЛЭ по относительному изменению амплитуд и фаз температурной волны с расстоянием являются: систематические погрешности, обусловленные неточностью аппроксимаций (~2-3%) и приближениями, сделанными при анализе теплофизической задачи (~1.5%), погрешности измерений расстояния 2%), а также случайные погрешности измерения амплитуды и фазы температурной волны ( ~ 1-1.5%), обусловленные шумами. При измерении температуропроводности по фазе температурной волны в центре пятна нагрева к основным погрешностям относятся систематическая погрешность метода (-1.5%), погрешность измерения фазы температурных колебаний, обусловленная шумами (~3%). Систематическая погрешность измерения фазы исключалась калибровкой измерительного тракта при засветке фотоприемника греющим излучением. Оценка общей

погрешности измерений проводилась методами статистического суммирования. Общая относительная погрешность в методе измерения температуропроводности по фазе температурной волны в центре пятна нагрева составила 4-5%, по относительному изменению амплитуд и фаз с расстоянием 6-7% и 5-6%, соответственно. Калибровочные измерения на стандартном образце теплофизических свойств СОТС-2 (сплав 12Х18Н10Т), химически чистых металлах Рс1, 1г, 7л подтвердили правильность проведенной оценки и позволили определить аппроксимационные коэффициенты в расчетных соотношениях для определения температуропроводности.

В шестой главе приведены результаты экспериментальных исследований температуропроводности металлов 1г, Ъх, Рс1, стали 12Х18Н10Т с деформационной нанокристаллической структурой и контактных зон биметаллов, выполненные методом ТМЛЭ.

Образцы металлов 1г, Ъх, Рё и стали 12Х18Н10Т с субмикро- и нанокристаллической структурой изготавливались путем пластической деформации при сдвиге под давлением в наковальнях Бриджмена (Р ~ 6-8 ГПа) в Институте физики металлов УрО РАН. Структура и фазовый состав образцов определялись методами рентгеновского спектрального анализа и электронной микроскопии.

Экспериментальные исследования деформированных материалов показали, что увеличение степени деформации б до 4 - 7 (логарифмическая шкала) приводит к уменьшению размеров кристаллитов до субмикронных размеров в 1г и Ъх (100-200 нм) и до 30 - 100 нм в стали и Рй при одновременном значительном увеличении микротвердости и уменьшении температуропроводности на 15 - 80%.

Экспериментальные исследования образцов

деформированного нанокристаллического Р<1 (пс-Рф показали, что температуропроводность образцов неоднородна по площади образца и уменьшается от центра к краю по радиусу более чем в 2 раза (рис.4).

Расстояние от центра образца, "Rмм

Рис.4. Температуропроводность 1 и степень деформации 2 (расчет) нанокристаллического палладия по радиусу образца.

Уменьшение температуропроводности по радиусу деформационного nc-Pd коррелирует с увеличением степени деформации и радиальными измерениями микротвердости нанокристаллических образцов других металлов, полученных при пластической деформации сдвигом под давлением [3].

Температурная зависимость температуропроводности деформационного пс-Pd. в области температур 80-300 К исследовалась на этом же образце Pd на расстоянии 1.6 мм от центра сдвига (рис.5)

Экспериментальные данные о температуропроводности поликристаллического палладия, полученные методом ТМЛЭ, в пределах погрешности совпадают с литературными. Температуропроводность nc-Pd при температурах 150 - 300 К почти вдвое меньше температуропроводности поликристалла, что коррелирует с увеличением теплоемкости nc-Pd в 1.5 - 2 раза по

Рис.5. Температуропроводность нанокристаллического палладия в температурном интервале 80 - 300К..

отношению к поликристаллу в рассматриваемом интервале температур [4] и связано по мнению авторов с увеличением объемной доли границ кристаллитов.

Локальные измерения температуропроводности контактных зон биметатлов ЫЬ-Та, Мо-\У, Мо-Та проводились при температуре 300 К. Биметаллические пластины были получены методом высокоэнергетического ударного нагружения (сварка взрывом), с толщиной контактной зоны порядка 100 мкм. Образцы для измерений температуропроводности вырезались элекгроэррозионным способом под острым углом к плоскости контакта и имели толщину 100-150 мкм. Исследования, показали, что температуропроводность контактных зон биметаллов в несколько раз ниже температуропроводности металлов контактных пар их составляющих. Экспериментальные результаты, полученные методом ТМЛЭ для контактных зон, хорошо согласуются с данными [5] по измерению температуропроводности тонких биметаллических пластин методом плоских температурных волн при высоких температурах.

Основные выводы:

1. Разработана новая методика измерения температуропроводности металлов и сплавов, сочетающая в себе метод температурных волн и считывание параметров температурного поля отраженным излучением диагностирующего лазера, включенного в оптическую схему модуляционного нуль-эллипсометра, по синхронному с полем изменению его поляризации (метод ТМЛЭ);

2. На основе предложенной методики разработана и создана экспериментальная установка для исследования температуропроводности твердых тел с пространственной локальностью 100 мкм, изготовлена вакуумная камера специальной конструкции для исследования теплофизических свойств металлов методом ТМЛЭ в диапазоне температур 80 - 300 К на образцах диаметром 1.5 - 5 мм и толщиной 0.1-1 мм;

3. Выполнены оценки погрешностей измерений температуропроводности, проводимых на созданной установке, а также калибровочные эксперименты, которые показали, что результирующая погрешность измерения температуропроводности не превышает в центре пятна нагрева 4 %, а при координатных измерениях амплитуды и фазы температурной волны 5 - 6%;

4. Впервые исследована температуропроводность металлов с деформационной субмикро- и нанокристаллической структурой и установлено, что температуропроводность полученных методом деформации. сдвигом под давлением металлов 1г, 2г, Р<1, сплава 12Х18НЮТ уменьшается с увеличением степени деформации и с уменьшением размера кристаллитов;

5. Впервые экспериментально исследована пространственная неоднородность теплофизических свойств, деформационного пс-Рс! и установлено, что температуропроводность образца уменьшается по радиусу от центра сдвига, (что коррелирует с расчетами истинной деформации и с экспериментальными данными по микротвердости);

6. Впервые выполнены низкотемпературные измерения

теплофизических свойств деформационного nc-Pd со средним размером зерна 30-70 мкм в интервале температур 80 - 300 К и установлено, что температуропроводность nc-Pd в этом диапазоне температур в1.5- 2 раза ниже температуропроводности поликристалла;

7. Впервые выполнены прямые измерения

температуропроводности контактных зон биметаллов Nb-Ta, Mo-W, Мо-Та, полученных сваркой взрывом; установлено, что температуропроводность этих контактных зон в несколько раз ниже , чем температуропроводность металлов контактных пар.

В результате выполнения настоящей работы, установлено, что разработанная методика измерения теплофизических свойств веществ, основанная на сочетании метода температурных волн с принципами термомодуляционной эллипсометрии, может быть эффективно использована для изучения температуропроводности неоднородных материалов с высокой степенью локальности при низких и средних температурах.

Основные результаты работы изложены в следующих публикациях:

1. Измерение температуропроводности пленок методом лазерного считывания. ВТСП-пленки в интервале температур 90-300 К./ A.A. Уймин, В.Е. Зиновьев, И.Г. Коршунов, A.B. Карпышев // Письма в журнал технической физики. - 1991.-Т. 17.-вып.20.

2. Уймин A.A., Зиновьев В.Е., Коршунов И.Г. Измерение теплофизических свойств пленок металлов на полупроводниковых подложках и покрытий оптических элементов лазеров с использованием терморадиационных эффектов. // 6 Всесоюзная конференция «Оптика лазеров»: Тез.докл.-Ленинград, 1990.-c.91.

3. Investigation of thermophysical properties of films and layered materials with the help of optical photoelectric methods of temperature wave recording./ V.E. Zinov'ev, I.G. Korshunov, A.A.Uymin a.o.// 12 ECTP. - Vienna, 1990. p.3.09.

4. A.C. № 288310 СССР, МКИ G 01 N 25/72. Способ определения структуры адгезионного контакта системы пленка-подложка лазерных оптических элементов/ A.A. Уймин, C.B. Третьяков, Ю.М. Щербаков, В.Е. Зиновьев. - Заявл.1988; Опубл. 1989, Бюл. № 23.

5. Оптикорадиационные методы измерения теплофизических свойств веществ и пленок./ В.Е. Зиновьев, И.Г. Коршунов, A.A. Уймин, Ю.А. Шихов.// Всесоюзная конференция «Метрологическое обеспечение теплофизических измерений»: Тез.докл. - Харьков, 1990.

6. Коршунов И.Г., Уймин A.A., Старостин A.A. Использование метода лазерного считывания для теплофизических измерений в слоистых системах.// 1 Международная тегшофизическая школа: Тез.докл. - Тамбов, 1992.-е. 147.

7. Измерение объемных и поверхностных теплофизических свойств веществ и минералов методом лазерного считывания./ A.A. Уймин, В.Е. Зиновьев, A.A. Старостин и др.// 2 Международная теплофизическая школа: Тез.докл. - Тамбов, 1995. -с. 147.

8. Уймин A.A., Зиновьев В.Е. Определение структуры адгезионного контакта системы пленка-подложка методом модуляционной тепловой радиометрии // Неравновесные фазовые переходы и теплофизические свойства веществ / Сб. научных трудов. -Екатеринбург. УрО РАН, 1996. - с. 124 - 129.

9. Measurements of Thermophysical Properties of Solids by Means Laser Diagnostic Technique./ I.G. Korshunov, A.A. Uymin, U.A. Shihov, A.A. Starostin.// 13 Symposium of Thermophysical Properties. -1997, Boulder, Colorado, USA. -p.211

10. Уймин A.A., Коршунов И.Г., Старостин A.A. Применение лазерной модуляционной эллипсометрии для исследования теплофизических свойств веществ // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 1998. Т.4, №2-3. C.187- 192.

11. Korshunov I.G., Uimin A.A., Starostin A.A., Poptsov M.A. Thermal

diffiisivity of the contact zones of bimetals manufactured by the explosion welding technique.// High Temperatures-High Preassures. 1999. V.31.-p.511-515.

12. Исследование температуропроводности металлов с

деформационной нанокристаллической структурой./ А.А. Уймин, В.П. Пилюгин, И.Г. Коршунов, Е.Г. Чернышёв. // В кн.: Структура и свойства нанокристаллических материалов./Сборник научных трудов под ред. Г.Г. Талуца, Н.И. Носковой. Екатеринбург, УрО РАН. 1999.С. 128-136.

Цитируемая литература

1.Аззам Р., Башара Н. Эллипсометрия и поляризованный свет. Пер. с англ./ Под ред. А.В. Ржанова и К.К. Свиташева.-М: Мир.-1981,-582С.

2.Поздеев. А.Н. Учет конечных размеров образцов при определении тегагофизических свойств веществ методом модулированного нагрева.// Сб. Физические свойства металлов и сплавов. Свердловск, УПИ. 1983.-е. 130-134.

З.Чащухина Т.И. Кинетические и структурные особенности превращений в конструкционных сталях при большой пластической деформации и последующем нагреве.// Автор....канд.техн.наук. -Екатеринбург. -1999.-19С.

4.Гусев А.И. Эффекты нанокристаллического состояния в компактных металлах и соединениях // Успехи физических наук. 1998. Т.168,№1. с.55-83

5.Температуропроводность и теплопроводность двухслойных металлических систем при высоких температурах./ И.Г. Коршунов, А.Н. Куриченко, В.Е. Кожевников, Б.П. Адриановский // Теплофизика высоких температур. 1988, Т.26, № 6. -с. 1112-1116,

"Э

Отпечатано на' Ризографе ЙФМ'УрО РАН тир. 1бО з'.0'5

объем 1 печ.л.формат 60x84 1/16 620219 г.Екатеринбург ГСП-170 ул.С.КовалевскойД8

ВВЕДЕНИЕ.

1. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ.

1.1. Нестационарные методы измерения теплофизических свойств материалов

1.1.1 . Импульсные методы.

1.1.2 . Методы регулярного теплового режима первого и второго рода.

1.2. Метод температурных волн

1.3. Методы лазерной диагностики

1.4 . Метод модуляционной эллипсометрии.

Цели и задачи исследования

2. МЕТОД ТЕРМОМОДУЛЯЦИОННОЙ ЭЛЛИПСОМЕТРИИ

ТМЛЭ)

2.1 . Теоретическое обоснование эллипсометрической методики измерений параметров температурной волны на поверхности твердых тел.

2.2 . Метод скрещенной геометрии.

2.3 . Компенсационный метод.

2.4 . Оптимальная геометрия в методе модуляционной эллипсометрии.

2.5. Требования к установке и методике измерения температуропроводности.

Выводы.

3. АНАЛИЗ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ ДЛЯ ЛОКАЛЬНОЕО НАЕРЕВА В МЕТОДЕ ТМЛЭ.

3.1 . Постановка теплофизической задачи для измерения температуропроводности методом ТМЛЭ.

3.2 . Анализ решения уравнения теплопроводности для амплитуды и фазы температурной волны за границей пятна нагрева

3.2.1. Анализ решения уравнения теплопроводности для амплитуды температурной волны вблизи границы пятна нагрева.

3.2.2. Анализ решения уравнения теплопроводности для фазы температурной волны вблизи границы пятна нагрева.

3.3 Численный анализ решения уравнения теплопроводности для фазы вблизи центра пятна.

3.4 Оценка максимальной температуры перегрева в центре пятна греющего излучения

Выводы.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ.

4.1 . Функциональная блок-схема установки.

4.1.1. Блок модулированного греющего излучения.

4.1.2. Блок эллипсометра с оптоэлектронным устройством регистрации.

4.1.3. Вакуумная камера.

4.1.4 . Амплитудно-фазовый измеритель.

4.2 . Методика измерения коэффициента температуропроводности.

4.2.1 . Методика определения оптимальной поляризационной геометрии в методе термомодуляционной лазерной зллипсометрии.

4.2.2. Подготовка образцов.

4.2.3 . Порядок проведения эксперимента.

Выводы.

5. ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЙ.

5.1. Виды погрешностей.

5.2. Соотношения для вычисления погрешностей.

5.3. Оценка погрешностей измерения коэффициента температуропроводности.

5.4. Результаты калибровочных измерений.

Выводы.

6. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ТЕРМОМОДУЛЯЦИОННОЙ ЗЛЛИПСОМЕТРИИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НЕОДНОРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

6.1 . Исследование теплофизических свойств субмикрои нанокристаллических материалов.

6.1.1. Способ получения объектовисследования

6.1.2 . Исследование зависимости температуропроводности от степени деформации и размера кристаллитов металлов Zr, Ir и стали 12Х18Н10Т.

6.1.2.1. Объекты исследования и их свойства.

6.1.2.2. Результаты измерения температуропроводности деформированных Zr, Ir, стали 12Х18Н10Т на фиксированном расстоянии от центра симметрии.

6.1.3. Исследование пространственной и температурной зависимости температуропроводности деформированных материалов на примере Pd.

Актуальность исследования. Прогресс в области науки, машиностроения, металлургии, энергетики и информационных технологий во многом определяется уровнем развития материаловедения, в основе которого лежат сведения о физических ( в частности, теплофизических) характеристиках материалов, а также о закономерностях, управляющих ими. В современном материаловедении существует целый ряд перспективных направлений по созданию материалов, обладающих новыми физико-химическими и механическими свойствами. К этим направлениям, в частности, относятся методы получения сверхтвердых и сверхрпластичных материалов на основе субмикро- и нанокристаллических структур, и слоистых структур металлов. Способы получения этих материалов (высокие давления, высокие температуры) приводят к существенной неоднородности физических свойств этих веществ, что затрудняет их исследование традиционными методами. Кроме того, создаваемые в условиях сверхбольших деформаций и сверхвысоких температур, образцы этих веществ обладают весьма малыми размерами. Особое значение в этих условиях приобретает разработка методов точного определения теплофизических свойств, ввиду их значимости как для понимания механизмов возникновения уникальных характеристик этих материалов, так и для оценки возможностей их дальнейшего применения. Между тем , в этой области эксперимента, существует весьма немного методов, позволяющих проводить такого рода исследования. Вероятно, именно это объясняет скудость информации именно о теплофизических свойствах материалов с субмикро-и нанокристаллической структурой или материалов с объемной неоднородностью, таких как слоистые материалы , получаемые методами высокотемпературной диффузии и методами высокоэнергетического ударного нагружения.

Задачи исследования теплофизических свойств таких материалов в широком диапазоне температур стимулируют развитие новых эффективных методов измерений. Одним из основных путей развития метрологического обеспечения теплофизического эксперимента являются высокочувствительные нестационарные методы измерений, использующие современные методы создания и обработки гармонических сигналов, прохождение которых через среду позволяет фиксировать несколько параметров распространения тепловой волны, а по ним определять с использованием ЭВМ искомые физические характеристики. Другим, не менее важным направлением развития теплофизических измерений стало использование лазеров в качестве источников нагрева и устройств, диагностирующих температурное поле. Методы лазерной диагностики развивались до середины семидесятых годов в основном в области оптоакустики и лишь в начале восьмидесятых благодаря работам А. Розенцвейга и А. Гершо начали применяться в исследовании теплофизических свойств веществ. Такой исторический путь развития методов лазерной диагностики предопределил и дальнейшие способы их использования в теплофизическом эксперименте. Как известно лазерный луч характеризуется совокупностью параметров: мощностью, направленностью, поляризацией и длиной волны, - по изменению которых при взаимодействии лазерного излучения с веществом можно получить информацию об исследуемом веществе или о процессах происходящих в нем. Так как при исследовании процессов генерации и распространения звука в основном использовалось рассеяние и рефракция направленного излучения на акустических неоднородностях прозрачных сред, то основным свойством, использовавшимся для диагностики была узкая направленность излучения. Поэтому, видимо, другое, не менее важное свойство лазерного излучения - его поляризованность в сочетании с высокой спектральной интенсивностью осталось в стороне от внимания исследователей и разработчиков устройств лазерной диагностики температурных полей длительное время. Поляризационные свойства лазерного излучения использовались в основном в магнитной спектроскопии атомов и для изучения физико-химических процессов на поверхности твердых тел. Одним из наиболее чувствительных нестацинарных поляризационных методов изучения свойств поверхности твердых тел и динамики их изменения под воздействии переменных полей является лазерная модуляционная эллипсометрия, принципы которой были разработаны Р.Аззамом и Н.Башарой. в семидесятые годы. К основным преимуществам поляризационных методик лазерной диагностики следует также отнести высокую защищенность по отношению к акустическим помехам, возможности оптической фильтрации световых шумов, малые габариты измерительной оптической системы.

В настоящей работе предложена и разработана новая методика измерения температуропроводности твердых тел, металлов, сплавов, в области низких и средних температур, обладающая оптической локальностью, в основе которой лежат принципы лазерной модуляционной эллипсометрии в сочетании с методом температурных волн. Эта методика реализована в конструкции экспериментальной установки , которая позволяет изучать пространственное распределение переменных температурных полей, изучать теплофизические свойства твердых тел , в том числе и неоднородных по объему, в интервале температур от 80 до 300 К. С помощью этой методики на разработанном для этих целей оборудовании получены новые экспериментальные данные о теплофизических свойствах металлов Zr, 1г, Рс1, сплава 12Х18Н10Т, имеющих субмикро- и нанокристаллическую структуру, контактных зон биметаллов №>-Та, Мо-\¥, Мо-Та.

Цель работы состоит в обосновании и разработке новой методики измерения температуропроводности металлов и сплавов обладающих значительной неоднородностью свойств в объеме при низких и средних температурах, с высокой локальностью, основанной на сочетании принципов сканирования, лазерной модуляционной эллипсометрии и метода температурных волн, создании установки реализующей эту методику, и в получении и анализе новых экспериментальных данных о теплофизических свойствах новых материалов при низких и средних температурах.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• разработана новая методика измерения температуропроводности металлов и сплавов, сочетающая в себе метод температурных волн и считывание параметров температурного поля отраженным излучением диагностирующего лазера, включенного в оптическую схему модуляционного нуль-эллипсометра, по синхронному с полем изменению его поляризации;

• на основе этой методики создана экспериментальная установка для исследования температуропроводности твердых тел с пространственной локальностью 100 мкм, в диапазоне температур 80 -300 К ;

• впервые выполнены экспериментальные исследования температуропроводности металлов 1г, Ъх, Рс1 , с деформационной субмикро- и нанокристаллической структурой;

• установлено, что температуропроводность полученных методом деформации сдвигом под давление металлов 1г, Zr, Рс1 сплава 12Х18Н10Т уменьшается с увеличением степени деформации и с уменьшением размера кристаллитов;

• впервые выполнены экспериментальные исследования пространственной неоднородности теплофизических свойств, продеформированного сдвигом под давлением нанокристаллического Рс1;

• установлено, что температуропроводность образца палладия уменьшается по радиусу от центра сдвига, (что коррелирует с расчетами зависимости истинной деформации от радиуса и с экспериментальными данными по микротвердости); впервые выполнены измерения температуропроводности деформационного нанокристаллического палладия со средним размером зерна 50-100 мкм в интервале температур 80 - 300 К; установлено , что температуропроводность пс-Рс! в диапазоне температур 120 - 300 К в 1.5 - 2 раза ниже температуропроводности поликристаллического палладия, а при понижении температуры ниже 120 К и вплоть до температуры кипения жидкого азота возрастает с большей крутизной, чем температуропроводность поликристалла, а при 80 К значения их температуропроводностей сравнимы; впервые выполнены прямые измерения температуропроводности контактных зон биметаллов №>-Та, Мо-\*/, Мо-Та; установлено, что температуропроводность контактных зон этих металлов в несколько раз ниже , чем температуропроводность контактных пар их составляющих.

На защиту выносится : методика измерения температуропроводности твердых тел, основанная на сочетании метода температурных волн и считывания параметров температурного поля по синхронному с полем изменению поляризации отраженного излучения диагностирующего лазера; экспериментальная установка для локального измерения температуропроводности металлов и сплавов в диапазоне температур 80 - 300 К; результаты исследования теплофизических свойств материалов с деформационной нанокристаллической структурой: металлов 1г, Ъг, Р(1, сплава 12Х18Н10Т, - при температуре 300 К ; результаты исследования пространственной неоднородности теплофизических свойств деформированного сдвигом под давлением нанокристаллического палладия (пс-Рс1);

• результаты исследования теплофизических свойств деформационного пс-Рс1 со средним размером кристаллитов 50 - 100 мкм в диапазоне температур 80 - 300 К;

• результаты исследования теплофизических свойств контактных зон биметаллов Мо-\У, ЫЬ-Та, Мо-Та при температуре 300 К, полученных методом высокоэнергетического ударного нагружения.

Практическая ценность работы :

• разработана методика измерения температуропроводности твердых тел с высокой локальностью, основанная на принципах термомодуляционной лазерной эллипсометрии и методе температурных волн, и создана экспериментальная установка позволяющая исследовать температуропроводность объектов с пространственной неоднородностью физических свойств при низких и средних температурах;

• экспериментальные данные о теплофизических свойствах нанокристаллических материалов и контактных зон биметаллов могут быть использованы как справочные;

• материалы работы использованы при выполнении госбюджетных исследований в ИФМ УрО РАН , в исследованиях по проекту РФФИ № 98-02 -18283 а;

• разработанное оборудование и методики применялись для контроля качества теплового контакта в элементах микроэлектроники при выполнении хоздоговорных работ в НПО «Радий» (г.Москва).

• по результатам работы получено 1 авторское свидетельство и 1 патент на изобретение.

Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены на 12 европейской конференции по теплофизическим свойствам веществ (Австрия, Вена, 1990 г.); 13 симпозиуме по теплофизическим свойствам веществ (США, Боулдер, Колорадо, 1997 г.); 3 Всесоюзной конференции «Оптика лазеров» (СССР, Ленинград, 1990 г.); 1 Международной теплофизической школе (Россия, Тамбов, 1992 г.); 2 Международной теплофизической школе (Россия, Тамбов, 1995 г.); 8 Международном семинаре «Структура дислокаций и механические свойства металлов и сплавов» ( Россия, Екатеринбург, 1999 г.).

В диссертации обобщены результаты исследований, выполненных автором в период с 1988 по 1999 г.г. Часть результатов получена совместно с сотрудниками кафедры физики Уральской государственной горно-геологической академии, сотрудниками группы высокотемпературных измерений Института теплофизики УрО РАН и сотрудниками лаборатории физики высоких давлений Института физики металлов УрО РАН. В коллективных публикациях автору принадлежат защищаемые в публикациях положения и выводы.

Структура и содержание работы.

Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения.

Выводы.

Применение метода термомодуляционной эллипсометрии (ТМЛЭ) для исследования теплофизических свойств неоднородных твердых тел, при низких и средних температурах позволило получить следующие результаты:

1. Выполнены экспериментальные исследования температуропроводности металлов Zr, 1г, сталь 12Х18Н10Т , Рё, находящихся в субмикро- и нанокристаллическом состоянии при температуре 293 К, полученных методом пластической деформации при сдвиге под давлением; установлено, что увеличение степени деформации приводит к значительному (15 - 80%) уменьшению температуропроводности исследованных материалов.

2. Выполнены экспериментальные исследования температуропроводности нанокристаллического палладия, полученного методом сдвига под давлением, в зависимости от радиуса; установлено, что температуропроводность по радиусу образца уменьшается более, чем в 2 раза , а результаты измерения температуропроводности хорошо коррелируют с результатами измерения микротвердости нанокристаллических образцов, полученных сдвигом под давлением.

3. Выполнены низкотемпературные исследования температуропроводности нанокристаллического палладия; установлено, что температуропроводность пс-Рс! в 1.5 - 2 ниже, чем у поликристалла почти во всем интервале температур, однако вблизи температуры 80 К температуропроводность нанокристаллического палладия значительно возрастает и приближается по своему значению к температуропроводности поликристаллического палладия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При выполнении настоящего исследования были получены следующие результаты:

1. Разработана новая методика измерения температуропроводности металлов и сплавов, сочетающая в себе метод температурных волн и считывание параметров температурного поля отраженным излучением диагностирующего лазера, включенного в оптическую схему модуляционного нуль-эллипсометра, по синхронному с полем изменению его поляризации (метод ТМЛЭ).

2. На основе предложенной методики разработана и создана экспериментальная установка для исследования температуропроводности твердых тел с пространственной локальностью 100 мкм, изготовлена вакуумная камера специальной конструкции для исследования теплофизических свойств металлов методом ТМЛЭ в диапазоне температур 80 - 300 К на образцах диаметром 1.5 - 5 мм и толщиной 0.1-1 мм;

3. Выполнены оценки погрешностей измерений температуропроводности, проводимых на созданной установке, а также калибровочные эксперименты, которые показали, что результирующая погрешность измерения температуропроводности не превышает в центре пятна нагрева 4 %, а при координатных измерениях амплитуды и фазы температурной волны 5 - 6%;

4. Впервые исследована температуропроводность металлов с деформационной субмикро- и нанокристаллической структурой и установлено, что температуропроводность полученных методом деформации сдвигом под давлением металлов 1г, Ъх, Рс1, сплава 12Х18Н10Т уменьшается с увеличением степени деформации и с уменьшением размера кристаллитов;

146

5. Впервые экспериментально исследована пространственная неоднородность теплофизических свойств, деформационного пс-Рё и установлено, что температуропроводность образца уменьшается по радиусу от центра сдвига, (что коррелирует с расчетами истинной деформации и с экспериментальными данными по микротвердости);

6. Впервые выполнены низкотемпературные измерения теплофизических свойств деформационного пс-Рс! со средним размером зерна 30-70 мкм в интервале температур 80 - 300 К и установлено, что температуропроводность пс-Рё в этом диапазоне температур в 1.5- 2 раза ниже температуропроводности поликристалла;

7. Впервые выполнены прямые измерения температуропроводности контактных зон биметаллов №>-Та, Мо^, Мо-Та, полученных сваркой взрывом; установлено, что температуропроводность этих контактных зон в несколько раз ниже , чем температуропроводность металлов контактных пар.

В результате выполнения настоящей работы, установлено, что разработанная методика измерения теплофизических свойств веществ, основанная на сочетании метода температурных волн с принципами термомодуляционной эллипсометрии, может быть эффективно использована для изучения температуропроводности неоднородных материалов с высокой степенью локальности при низких и средних температурах.

1. Лыков А.В. Теория теплопроводности. - М.: Высшая школа, 1967.-599с.

2. Филиппов Л.П. Измерение тепловых свойств твердых и жидких металлов при высоких температурах. -М.: Изд-во МГУ, 1967.-325с.

3. Свинни Г.Л. Критические явления в жидкостях // Спектроскопия оптического смещения и корреляция фотонов. -М.: Мир,1978.-С.332-385.

4. Cezairlian A.A. Dynamic technique for Measurements of Thermophysical Properties at High Temperatures. High Temperatures Skitures,1980, № 13, p.117-133.

5. Филиппов Л.П. Измерение тепловых свойств методом периодического нагрева. -М.: Энергоатомиздат, 1984,-105с.

6. Карслоу Г.С., Егер Д. Теплопроводность твердых тел: Пер. с англ.-М.: Наука, 1964.-487с.

7. Пелецкий В.Э., Тимрот Д.Л., Воскресенский В.Ю. Высокотемпературные исследования тепло и электропроводности твердых тел. -М.: Энергия, 1971.-192с.

8. Кириллин В.А., Шейндлин А.Е. Исследование термодинамических свойств веществ. -М., Л.:Госэнергоиздат, 1963.-560с.

9. Кондратьев Г.М., Тепловые измерения. -М.,Л.: Машгиз,1967.-240с.

10. Ю.Кудряев Е.В., Чакалев К.Н., Шуманов Н.В. Нестационарный теплообмен. -М.: Изд-во АН СССР, 1961.-15 8с.

11. П.Лыков А.В. Тепломассообмен: Справочник. -М.: Энергия, 1978.-480с.

12. Морилов В.В., Ивлиев А.Д., Поздеев А.Н. Плоский образец в методе периодического нагрева. Измерение теплоемкости // Инженерно-физический журнал,-1990.-Т.59.-№2.-С.266-270.

13. Меламед Л.Э. Нагрев массивного тела круговым источником тепла с учетом теплоотдачи поверхности // Инженерно-физический журнал.-1981.-Т.40.-№3.-С.524-526.

14. Козлов В.П., Станкевич A.B. Методы неразрушающего контроля при исследовании теплофизических характеристик твёрдых тел // Инженерно-физический журнал.-1984.-Т.41 .№2.-С.250-255.

15. Неймарк Б.Е., Воронин Л.Н. Теплопроводность, удельное электросопротивление и интегральная степень черноты тугоплавких металлов при высоких температурах // Теплофизика высоких температур,-1968.-Т.6.-С. 1044-1056.

16. Зиновьев В.Е. Кинетические свойства металлов при высоких температурах. -М.: Металлургия. -1984. -200С.

17. Angstrom A .J. Neue Methode das Warmeleitungs-vermogen der Korper zu bestimmen.-Ann. d. Phys.,1861, 104, 513s.

18. Гордов A.H. Температурное поле тел в условиях переменной температуры среды и меняющейся теплоотдачи // Тр. Ин-тов Ком. Стандартов, мер и измерительных приборов.-1958.-вып. 35/95.-С.129.

19. Кириченко Ю.А. Метод и аппаратура для измерения коэффициента температуропроводности с помощью температурных волн // Тр. Ин-тов Ком. Стандартов, мер и измерительных приборов.-1961.-вып. 51/111.-С.138-151.

20. Краев O.A., Стельмах A.A. Температуропроводность и теплопроводность металлов при высоких температурах // Исследования при высоких температурах. -Новосибирск: Наука, 1966.-С.51-71.

21. Зиновьев В.Е. и др. Аппаратура для динамическихавтоматизированных измерений теплофизических характеристек металлов в интервале температур 600-4000 К // Измерительная техника. 1985.-№11.-С.64-66.

22. Ивлиев А.Д., Зиновьев В.Е. Измерение температуропровости и теплоёмкости методом температурных волн с использованием излучения ОКГ и следящего амплитудно-фазового приёмника // Теплофизика высоких температур.-1980.-Т. 18.-№3.-С.532-539.

23. Куриченко A.A., Ивлиев А.Д. Зиновьев В.Е. Экспериментальная установка для измерения температуропроводности и относительной теплоёмкости материалов в твёрдой фазе при высоких температурах. Свердловск, 1985.-60с.-Деп. в ВИНИТИ 19.11.85,№7993-85.

24. Калинин А.Н. Неразрушающие методы определения теплофизических характеристик твёрдых тел // Тр. Ин-тов метрологии СССР , ВНИИ метрологии,-1974. Вып. 148 / 208.-С.46-55.

25. Волькенштейн B.C. Скоростной метод определения теплофизических характеристик материалов . -Д.: Энергия , 1971.-145с.

26. Шашков А.Г. и др. О некоторых методах определения теплофизических характеристик при комнатных и средних температурах // Инженерно-физический журнал.-1961.-№9.-С.111-119.

27. ЗО.Чудновский А.Ф. Теплофизические характеристики дисперсных материалов. -М.: Физматгиз, 1962.-352с.

28. Платунов Е.С. Теплофизические измерения в монотонном режиме. -Л.: Энергия, 1973.-216с.

29. Termophysical properties of matter.v. 10.Thermal diffusivity.-S.ed.by Y.S.Toulourian. -N. -Y. -Wach.: F / Plenum,1973.

30. Клименко M.M., Кржижановский P.E., Шерман B.E. Анализ методических погрешностей измерения температуропроводности импульсным методом с применением лазера // Измерительная техника.-1980.-№ 6.-С.40-42.

31. Ковтюх В.Н., Коздоба A.A., Любарских К.Н. О нестационарных методах определения теплофизических характеристик твердых тел // Инженерно-физический журнал,-1984.-T. 46.-№ 5.-С.769-773.

32. Шевельков В.Л. Теплофизические характеристики изоляционных материалов.-М.: Госэнергоиздат, 1958.

33. Кулаков М.В. К определению термических коэффициентов твердых термоизоляторов // Инженерно-физический журнал.-1952.-Т.22.-№1.-С.67-72.

34. Козловский В.М., Могилевский Б.М., Чудновский А.Ф. Импульсный метод измерения температуропроводности и теплоемкости полупроводниковых образцов малого размера // Инженерно-физический журнал,-1972.-Т.20.-№ 5.-С.829-834.

35. Walter A.S., Dell R.M., Burges P.S., The measurement of thermal diffusivities using j pulsedelectron beam.-Rev. int. hautes termo, et refract. 1970, v.7, №3, p.271-277.

36. Шашков А.Г. и др. Методы определения теплопроводности и температуропроводности. -М.: Энергия, 1973.-336с.

37. Parker W.J., et al. A flash method of determining thermal diffusivity, heat capacity and thermal conductivity / Parker W.J., Jenkins R.J., Butler C.P., Abbott G.L. / J. Appl. Phys. 1961, V.32, p.1672-1684

38. R.L.Rudrin, R.J.Jenkis,and W.J. Parker. Thermal Difusivity Measurements on Metals at Nigh. The review of scientific instruments, Volume 33 ,№1, Januari 1962.

39. Laser pulse method of determining thermal diffusivity, heat capacity, and thermal conductivity /you Qingzhao ,Wei Lirun./ Thermophys.: Proc. 1st Asian Thermophys.Conf.,Beijing, Apr.21-24, 1986.-Beijing, 1986.-331-336.

40. Eliminasja wplywu sronczonego czasu trwania impulsu laserowego przu pomiarze dyfuzyinosci cieplnej cial stalychmetoda Parkera.» Opara T. Biul. WAT J. Dabrowsriego»,1988,37,№4,37-45.

41. Патент №64-4615 Япония ,МКИ G 01 N 25/18. Способ измерения температуропроводности / Ригаку дэнки К.К. (Япония ) -№56-178354 Заявл. 09.11.81., Опубл. 26.01.89. ,-№6-116.

42. Загребин Л.Д., Зиновьев В.Е., Сипайлов В.А. Определение импульсным методом коэффициентов температуропроводности и теплопроводности полусферических образцов. Никель // Инженерно-физический журнал. -1981,- Т.40.- №5. -С.864-869.

43. Загребин Л.Д. и др. Импульсный метод определения теплофизических характеристик массивных металлических образцов // Инженерно-физический журнал. -Минск, 1980. -1с,- Деп. в ВИНИТИ №3163-79.

44. Гуткин Л.С. Теория оптимальных методов радиоприема при флуктуационных помехах. -М.: Сов. радио.-1972.-315с.*

45. Лезин Ю.С. Оптимальные фильтры и накопители импульсных сигналов. -М.: Сов. радио. -1969.-196с.

46. Белавин A.B. Основы радионавигации. -М.: Сов. радио. -1977.-221с.

47. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. -М.: Сов. радио. -1966.-249с.

48. Ивлиев А.Д., Зиновьев В.Е. Экспериментальная установка для исследования температуропроводности, использующая излучение квантового генератора.// Сборник «Физические свойства металлов и сплавов». Свердловск,-1978.- №2.-с. 118-122.

49. Поздеев А.Н., Ивлиев А.Д., Куриченко A.A., Морилова Л.В. Учет размеров плоского образца и теплового потока в методе периодического нагрева. Измерение температуропроводности. // Инженерно-физический журнал. 1986.-Т.52, №5.-с.856-857.

50. Поздеев А.Н. Учет конечных размеров образцов при определении теплофизических свойств веществ методом модулированного нагрева.//

51. Сборник «Физические свойства металлов и сплавов». Свердловск, УПИ. 1983.-с.130-134.

52. Горбатов В.И. Теплофизические свойства железа и металлов подгруппы титана вблизи точек фазовых переходов первого рода. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. -Екатеринбург. -1993. -167С.***

53. Смотрицкий A.B. и др. Теплофизические свойства керамик на основе нитрида кремния при высоких температурах / Смотрицкий A.B., Зиновьев В.Е., Старостин A.A., Коршунов И.Г., Петровский В.Я. // ТВТ. 1996. Т.34, № 4. С. 546 550.

54. Мор ил ob B.B. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-матеметических наук. -Екатеринбург. -1996

55. Якушенков Ю.Г. Основы теории и расчета оптико-электронных приборов. -М.: Сов. радио. -1971. -336с.

56. Поскачей A.A., Чабуров Е.П. Оптико-электронные системы измерения температуры. -М.: Энергоатомиздат. -1988. -248с.

57. Жаров В.П., Летохов B.C. Лазерная оптико-акустическая спектроскопия. -М.: Наука. -1984. -320с.

58. Photoacoustic, photothermal, and related techiquies :a review . McDonald F.Alan. «Can.J.Phys.»,1986, 64, №9, 1023-1029.

59. Photothermal interferometry for nondestructive subsurfase defect detection . Sodnir Z., Tiziani H.J. «Opt. Common.», 1986, 58, №5, 295-299.

60. Jonh R. Whinnery. Laser Measurement of Optical Absorption in Liquids. J.Stone. Appl. Opt., 12, 1828 (1973), 225-231.

61. Robert L. Swofford. Analysis of the repetitively pulsed dual-beam thermooptical absorption spectrometer. J. Appl. Phys., Vol.49, №7, July 1978, 3668-3674.

62. J.S.Murphy and L.S.Aamodt. Photothermal spectroscopy using optical beam probing : Mirage effect. J.Appl. Phys., 51(9), September 1980, 45804588.

63. W.B. Jackson, N.M. Amer, A.C. Boccara and D.Fournier. Phototermal deflection spectroscopy and detection. Appl. Opt., Vol.20, №8, April .1981, 1333- 1344.

64. Interferometrische temperaturmessung an Glassubstraten im Varuum. Fiedler R.Schirmerg. «Exp. Techn. Phys.», 1985, 33,№ 4, 371-376.

65. Патент №4521118 США, МКИ G 01 N 21/41, 25/72. Способ и устройство для регистрации тепловых волн / Rosencwaig Allan (США) .№401511, Заявл. 26.07.82. Опубл. 04.06.85., НКИ 374/5.

66. Патент №222406 ГДР , МКИ G 01К 5/48. Способ относительного, бесконтактного, безинерциального измерения температуры / Fiedler Roland, Schirmer G . (ГДР) .-№2607440, Заявл. 09.03.84, 0публ.15.05.85.

67. W.L. Smith, A. Rosencwaig, D.L. Willenbord, J. Opsal, M.W. Taylor. Ion Implant Monitoring with Thermal Wave Technology. Solid State Technology, Janyare 1986, p.85-92.

68. Compact desing for photothermal deflection (mirage) : Spectroscopy and imaging. Charbonnier F., Fournier D. «Rev. Sci. Instrum.», 1986, 57, №6, 1126-1128.

69. Mirage-effect measurement of thermal diffusivity. Part I. Experiment. Kuo P.K., Lin M.G., Reyes C.B., Favro L.D., Thomas R.L., Kim D.S., Zhang Shu-Yi, Inglehart L.J., Fournier D., Bossara A.S., Yacoubi N. «Can. J. Phys.», 1986, 64,№9, 1168-1161.

70. Coating thickness determination using photothermal heating . Wetsel G.С., Jr. Aamodt L.C., Murphy J.C. «IEEE Ultrason. Symp., Williamsburg, Va, Nov. 17-19, 1986. Proc. Vol.l». New York, N.Y., 1986, 491-494.

71. Патент № 4579463 США, МКИ G 01 N 21/41, 25/00. Способ обнаружения тепловых волн / Rosencwaig A., Opsal J., Smith W.L.(CUIA).- №612075; Заявл. 21.05.84; Опубл. 01.04.86,НКИ 374/57.

72. A. Srumanich, H. Dersch, M. Fathallah, N.M. Amer. A contact less method for investigating the thermal properties of thin films. Appl. Phys., 1987, A 43, № 4, 297-300.

73. High- sensitivity laser probe for photothermal measurement. Fanton G.T., Kino G.S. «Appl. Phys. Lett»:, 1987, 51, № 2, 66-68.

74. Mesure par effect mirage de la diffusivity thermique jusqa 500 К de matériaux opaques. Gendre D.» Rev. Gen. Therm. «, 1987, 26, № 301, 5458,6.

75. Thermal diffusivity measurement of micron thin semiconductor films by mirage detection . Rojer J.P., Lepoutre F., Fournier D., Bossara A.C. «Thin Solid Films», 1987, 155, №1, p.165-174.

76. Thermal diffusivity measurement of A1203 and T LiA102 by PDS method / Suber G., Bertolotty M., Ferrary A., Sibilia C., Genel Ricciardiello F. // Sci. Ceram. 14 : Proc. 14 Int. Conf., Canterbure, Sept. 7-9 , 1987,-Stoke- on-Trent, 1988,- C.763-767.

77. Патент № 4634290 США, МКИ G 01N 21/41, 25/00. Способ и устройство для регистрации тепловых волн / Rosencwaig Allan, Opsal Jon (США).-№ 797949; Заявл. 14.11.85; Опубл. 06.01.87, НКИ 374/5 , т. 1074, № 1.

78. Test measurements of the phorothermal deflection method determine the thermal diffusivity of solids./ Suber Giovenna. Bertolotti Mario, Sibilia Consita, Ferrary Aldo. //Appl. Opt., 1988, 27,№3. -p. 1807-1810.

79. Photothermal deflection applied to thermal diffusivity measurements of ceramic ( ferrite) materials / Bertolotti M., Fabbri L., Sibilia C., Ferrary A., SparvieriN., Suber G.//J. Phys D. 1988. -21, №105. - p.514-516.

80. Патент № 3710323 ФРГ, МКИ G 01 N 21/84. Способ фотографического контроля материалов с помощью эффекта миража на образцах с шероховатыми или негладкими поверхностями / Petry Harald, Dr.-(ФРГ). Заявл. 28. 03.87;0публ. 06.10.886 № 40.

81. Photothermal deflection method applied to the determination of thermal diffusivity of solids / Fabbri L. // Mater. Chem. And Phys.- 1989,- 23,№ 4,-C.447-452.

82. Гусев В.Э., Карабутов A.A. Лазерная оптоакустика.-М.: Наука, 1991.-304с.

83. Александров Е.Б., Запасский B.C. Лазерная магнитная спектроскопия. Л.: Наука. -1986. - 279С.

84. Шихов Ю.А. Исследование теплофизических свойств твердых тел при низких температурах методом лазерной диагностики. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. -Екатеринбург. -1998. -146С.

85. Глазов А.Л., Муратиков К.Л. Исследование многослойных твердотельных структур фотодефлекционным методом.// Дефектоскопия. 1989. №9. -С.35-41

86. Бражник П.К., Новиков М.А., Пушкин A.A. Метод поляризационного интерферометра в фототермической спектроскопии.// Оптика и спектроскопия. 1990. -Т.68, №3. -С.631-635.

87. Запасский B.C. Методы высокочувствительных поляриметрических измерений//ЖПС. 1982. -Т.37. -С.181 196.

88. Хриплович И.Б. Несохранение четности в атомных явлениях. -М.: Наука. -1981. -223С.

89. Аззам Р., Башара Н. Эллипсометрия и поляризованный свет:Пер. С англ. / Под ред. A.B. Ржанова и К.К. Свиташева.- М: Мир. -1981.-582С.

90. Ржанов A.B., Свиташев К.К., Семененко. Эллипсометрия. -H.: Наука. -1978. -367С.

91. Measurement of Elasto-Optic Effect in Absorbing Materials by Ellipsometry./ L.G. Holcomb and N.M. Bashara // J. Opt. Soc. Am., 1971, V.61, №7, p. 608-615.

92. Золотарев B.M., Морозов B.H., Смирнова E.B. Оптические постоянные природных и технических сред. Справочник. -Л.: Химия. -1984. -216С.

93. Уймин A.A., Коршунов И.Г., Старостин A.A. Применение лазерной модуляционной эллипсометрии для исследования теплофизическихсвойств веществ // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 1998. Т.4, № 2 3. С. 187 - 192.

94. Уймин А.А. и др. Измерение температуропроводности пленок методом лазерного считывания.ВТСП- пленки в интервале температур 90-300 К. / Уймин А.А., Зиновьев В.Е., Коршунов И.Г., Карпышев А.В. // Письма в журнал технической физики,- 1991 .-Т.17.-вып.20.

95. Gottesfeld S., Reichman В. The monitoring of fast charge in the optical properties of electrode surfase with classical ellipsometer // Surface Science, 1974. -V.44. -p.377 386.

96. Одулов Г.С., Соскин M.C., Хижняк А.И. Лазеры на динамических решетках: Оптические генераторы на четырехволновом смешении. -М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит. -1990. -272С.

97. Spectroscopic ellipsometry under external exitation./ G. Jin, H. El Rhaleb, J.P. Roger, A.C. Boccara, J.L. Stehle // Thin Solid Films, 1993, V.234,p.375-379.

98. Соколов А.В. Оптические свойства металлов. -М.: Изд-во физико-математической литературы. -1961. -464С.

99. Rosencwaig A., Gersho A. Theory of the photoacoustic effect with solids // J. Appl. Phys., 1976. V.47, P.64 69.

100. Rosencwaig A., Opsal J., Smith W. L., Willenborg D. L. Detection of thermal waves through modulated optical transmittance and modulated optical scattering // J. Appl. Phys. 1986. V.59. P.1392 1394

101. A.C. № 288310 СССР, МКИ G 01 N 25/72. Способ определения структуры теплового и адгезионного контакта системы пленка-подложка лазерных оптических элементов / А.А. Уймин, С.В. Третьяков, Ю.М. Щербаков, В.Е. Зиновьев. Заявл.1988; Опубл.1989, Бюл. №23.

102. R.J. Archer. Manual on Ellipsometry. // Gaertner Scientific Corporation. 1968. -215P.

103. P.H. Smith. Measurements of optical properties of palladium electrode surfaces by ellipsometry.// Surfase Sci. 1969. -V.16. -p.34-39.

104. Аксененко М.Д., Бараночников М.Л. Приемники оптического излучения. Справочник. -М.: Энергоатомиздат. -1984. -208С.

105. Арутюнян Р.В. и др. Воздействие лазерного излучения на материалы./ Р.В.Арутюнян, В.Ю. Баранов, Л.А., Большое, Д.Д. Малюта, А.Ю.Себрант. -М.: Наука. -1989. -367С.

106. Пехович А.И. и Жидких В.М. Расчеты теплового режима твердых тел. Л.: Энергия. -1976. -352С.

107. Ефимов С.Б. Температуропроводность приповерхностных слоев кремния, никеля и сплава 42Н.// Диссертация на соискание ученойстепени кандидата физико-математических наук. -1990. -Свердловск. -121С.

108. Грановский В.А., Сироя Т.Н. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях. -JI.: Энергоатомиздат. -1990. -288С.

109. Суриков Е.И. Погрешности приборов и измерений. -JL: Изд-во ЛГУ. -1975. -158С.

110. Сергеев O.A. Метрологические основы теплофизических измерений. -М.: Изд-во стандартов. -1976. -156С.

111. Методы обработки результатов наблюдений при измерениях : Труды метрологических институтов СССР. -М.: Изд-во стандартов,-1972. -вып. 134.

112. Коротеев Н.И., Шумай И.Л. Физика мощного лазерного излучения. -М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит. -1991. -310С.

113. Кондратенко П.С., Орлов Ю.Н. Влияние конечных размеров лазерного пучка и поверхностных дефектов на образование светоиндуцированных структур.// Поверхность. Физика. Химия. Механика. -1988. -№12. -С.70-77.

114. Ахманов С.А. и др. Воздействие мощного лазерного излучения на поверхность полупроводников и металлов./ Ахманов С.А., Емельянов В.И., Коротеев Н.И., Семиногов В.Н.// УФН. -1985. -Т.147, №4. -С.675-745.

115. Прохоров A.M., Сычугов В.А. Тищенко A.B. Кинетика образования гофра на поверхности германия при облучении мощным лазерным облучением.// Письма в ЖТФ. -1982. -Т.8, вып. 23. -С.1409-1413.

116. Гиббс X. Оптическая бистабильность. Пер.с англ. -М.: Мир. -1988. -438С.

117. Гусев А. И. Эффекты нанокристаллического состояния в компактных металлах и соединениях // УФН. 1998. Т. 168, №1. С.55 83.

118. Rupp J., Birringer R. Enhanced specific-heat-capasity (Cp) measurements (150 300 K) of nanometersized cristalline materials // Phys. Rev. B. 1987. V.36, No.15. P.7888 - 7890.

119. Lu K., Sui M. L. Thermal expansion behaviors in nanocrystalline materials with a wide grain size range // Acta met. et mater. 1995. V.43, No. 9. P.3325 3332.

120. Gleiter H. Nanostructured Materials: State of the Art and Perspectives. // Nanostructured Materials, 1995, №6, P.3-14

121. Siegel R.W. and Fougere G.E. Mechanical Properties of Nanophase Metals.//Nanostructured Materials, 1995, №6, P.205-216.

122. Erb U. Electrodeposited Nanocrystals: Synthesis, Properties and Indastrial Applications.//Nanostructured Materials, 1995, №6, P.533-538.

123. Теплов В.А. и др. Нанокристаллические Pd и PdH07, полученные сильной пластической деформацией под давлением. / А.В. Теплов, В.П. Пилюгин, B.C. Гавико, Н.Н. Щеголева, И.В. Гервасьева, A.M. Пацелов.// ФММ. -1997. -Т.31. -С.96-104.

124. Teplov V.A., Pilugin V.P., Kuznetsov P.I. The b.c.c. f.c.c. transition induced by deformation under pressure of iron-nickel alloy.// Phys.Met. Metall, 1987, V.64, №1, P.83-89.

125. Teplov V.A., Pilugin V.P. et. al. Nanocrystalline Structure of Non -Ecuilibrium Fe-Cu Alloys Obtained by Severe Plastic Deformation Under Pressure. //Nanostructured Materials, 1995, №6, P.605-608.

126. Зильберштейн В.А., Носова Г.И., Эстрин Э.И. Альфа-омега превращение в титане и цирконии // ФММ. 1973. Т.35, вып. 3. С. 584589.

127. Гусев А.И. Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства. Екатеринбург: УрО РАН, 1998. 199 С.

128. Alexandrov I. V., Valiev R. Z. Computer simulation of X-ray diffraction paterns of nanocrystalline materials // Phil. Mag. B. 1996. V.73, No.6.1. P.861 872.

129. Zhang K., Alexandrov I. V., Valiev R. Z., Lu K. Structural characterisation of nanocrystalline copper by means of X-ray diffraction // J. Appl. Phys. 1996. V80, No. 10. P. 5617 5624.

130. Chen Y.Y., Yao Y.D. et. al. Magnetic Susceptibility and LowTemperature Specific Heat of Palladium Nanocrystalls.// Nanostructured Materials, 1995, №6, P.605-608.

131. Водород в металлах./ Под. ред. Г.Альфельда и И. Фелькля. Пер. с англ. // М.: Мир. -1985. -430С.

132. Зиновьев В.Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах. Справочник. М.: Металлургия, 1989.-384с.

133. Пилюгин В.П. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Екатеринбург. -1994.

134. Stuhr U., et.al.// Nfnjstructured Materials. -1995. -V.6, №5-8. -p.555-561.

135. Фролов Г.И. и др. .IIФТТ. -1996. -Т.38, №4. -С.1208- 1214