Влияние параметров ионного облучения на усталостную прочность углеродистой стали Ст.3сп тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

00461027"'

На правах рукописи

ВОРОБЬЕВ Василий Леонидович

УДК 537.534:539.422.24

ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИОННОГО ОБЛУЧЕНИЯ НА УСТАЛОСТНУЮ ПРОЧНОСТЬ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ Ст.Зсп

Специальность 01.04.07. - физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 4 окт 2010

Ижевск 2010

004610277

Работа выполнена в лаборатории электронной структуры поверхности отдела физики и химии поверхности Физико-технического института Уральского отделения Российской академии наук.

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор В.Я. Баянкин.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор B.C. Крапошин; доктор технических наук, профессор В.Б. Дементьев.

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Ижевский государственный технический университет».

Защита диссертации состоится 22 смх^^А 2010 г. в часов на

заседании Диссертационного совета Д 004.025.01 при Физико-техническом институте УрО РАН по адресу: 426001, г. Ижевск, ул. Кирова, д. 132.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Физико-технического института УрО РАН.

Автореферат разослан 2.Q с^оу^а^А. 2010

Ученый секретарь диссертационного совет Д 004.025.01 ФТИ УрО РАН

доктор физико-математических наук главный научный сотрудник

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы: Современная экономическая ситуация выдвигает на первый план задачи по созданию экономически выгодного производства. В рамках этой задачи имеется ряд проблем, важность решения которых как в научном, так и в техническом плане, несмотря на постоянное решение этих вопросов, продолжает оставаться актуальной. К таковым можно отнести повышение общего уровня усталостной (циклической) прочности, износостойкости и надежности металлических материалов деталей машин и механизмов. Значимость решения этих проблем приобретает особую остроту в связи с широким внедрением в машиностроение жаропрочных и труднообрабатываемых материалов, что в конечном итоге приводит к повышению себестоимости механической обработки практически во всех отраслях машиностроения.

Проблема усталости возникла более ста лет назад и с тех пор интерес к ней все увеличивается. Это связано с тем, что многие ответственные детали машин и механизмов в процессе эксплуатации подвергаются действию повторных механических нагрузок, и их ресурс целиком определяется циклической прочностью материалов, из которых они выполнены [1]. Вместе с тем, уровень циклической прочности, в общем случае, тем больше, чем выше теоретический предел прочности данного материала. Поэтому проблема повышения циклической прочности является частью более общей проблемы повышения характеристики статистической прочности и вязкости разрушения материалов в реальных условиях эксплуатации, что требует, в свою очередь, дальнейшего изучения природы усталостного разрушения.

В начале прошлого века было показано, что состояние поверхности — наличие царапин, следов обработки, а также топология и состав поверхности, определяет многие свойства твердых тел, начиная от их внешнего вида и заканчивая прочностными характеристиками. Следовательно, необходима поверхностная обработка металлических материалов с целью их упрочнения.

На сегодняшний день разработаны сотни способов обработки поверхности: термомеханические, химические и т.д. Одним из методов, активно развивающимся в последнее десятилетие, является ионно-лучевое легирование. Целенаправленно

выбирая атомы легирующей примеси и режимы облучения с помощью метода ионной имплантации можно получить широкую гамму полезных свойств поверхностных слоев материалов: повысить предел прочности, текучести, ударной вязкости, коррозионностойкости, износостойкости и трещиностойкости и т.п. [2]. Метод ионной имплантации, по сравнению с традиционными методами химико-термической обработки, позволяет в десятки раз сократить время и резко понизить температуру обработки, производить селективную обработку отдельных участков детали. Существенным преимуществом метода является отсутствие проблем адгезии между модифицированным слоем и объемом материала, характерным для способов нанесения различного рода покрытий, а также возможность автоматизации процесса.

За последние десятилетия, благодаря комплексному исследованию внутренней структуры материалов и их свойств [3], существенное развитие получили вопросы физической природы усталости: установлен механизм образования и развития микротрещин, показана решающая роль дефектов кристаллической решетки в упрочнении и разрушении металлов.

Применение различных методов обработки металлических материалов, понимание происходящих при этом внутренних процессов, а также умение управлять ими — вот основная задача науки о новых материалах. Для решения этих задач и построения теоретической базы необходимо большое количество экспериментальных данных.

Применение методов исследования поверхности в комплексе с другими методами исследования позволило существенно дополнить и расширить существующие теории.

Цель работы: Исследование влияния типа внедряемых ионов и параметров ионного облучения (доза облучения и плотность тока) на усталостную прочность углеродистой стали СтЗсп.

В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи:

1. Исследование влияния дозы имплантации ионов аргона, азота и марганца на усталостную прочность и микротвердость углеродистой стали Ст.Зсп.

2. Исследование влияния имплантации ионов азота, аргона и марганца на топографию поверхности углеродистой стали Ст.Зсп.

3. Исследование влияния дозы облучения ионами азота и марганца на состав поверхностных слоев углеродистой стали Ст.Зсп.

4. Исследование влияния плотности тока ионов марганца на усталостную прочность и микротвердость углеродистой стали Ст.Зсп.

5. Исследование влияния плотности тока ионов марганца на состав поверхностных слоев углеродистой стали Ст.Зсп.

Научная новизна работы.

1. Показано изменение механизма зарождения и развития магистральной трещины в образцах углеродистой стали Ст.Зсп, облученных ионами азота и аргона.

2. Показано, что при облучении образцов углеродистой стали Ст.Зсп ионами марганца происходит образование в поверхностных слоях карбидов типа (Мп,Рс)2зС6 и обогащение ими поверхностного слоя вследствие селективного распыления, что определяет зарождение и развитие магистральной трещины с поверхности.

3. Предложена физическая модель, описывающая процессы в поверхностных слоях углеродистой стали Ст.Зсп при ионной имплантации марганца.

Научная и практическая ценность работы определяется возможностью использования экспериментально полученных закономерностей повышения эксплуатационных свойств данного сорта стали для решения задач физики радиационного материаловедения и выбора оптимальных параметров ионной имплантации с целью улучшения механических свойств металлов и сплавов.

Положения, выносимые на защиту:

1. Изменение механических свойств (усталостная прочность и микротвердость) углеродистой стали Ст.Зсп в зависимости от дозы облучения ионами азота, аргона и марганца.

2. Влияние дозы имплантации ионов азота, аргона и марганца на топографию поверхности углеродистой стали Ст.Зсп.

3. Образование в поверхностных слоях данной стали сложных карбидов типа е-Fe2(C,N)i.x и (Мп,Ре)2зСб в случае облучения ионами азота и марганца, соответственно.

4. Влияние плотности тока имплантируемых ионов марганца на изменение механических свойств (усталостная прочность и микротвердость) углеродистой стали Ст.Зсп.

5. Немонотонное изменение шероховатости поверхности углеродистой стали Ст.Зсп в зависимости от скорости набора дозы ионов марганца. .

6. Физическая модель, описывающая процессы в поверхностных слоях углеродистой стали Ст.Зсп при ионной имплантации марганца.

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждены на следующих конференциях:

• Международной научной конференции «75 лет высшего образования в Удмуртии», Ижевск, 2006 г.;

• Конференциях молодых ученых ФТИ УрО РАН (КОМУ-2008, 2010), Ижевск, 2008 г., 2010 г.;

• 2-й Всероссийской конференции «Физические и физико-химические основы ионной имплантации», Казань, 2008 г.;

• 5-й Российской научно-технической конференции «Физические свойства металлов и сплавов», Екатеринбург, 2009 г.;

• 7-м Международном Уральском семинаре «Радиационная физика металлов и сплавов», Снежинск, 2009 г.;

• Х-м Международном семинаре «Структурные основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий» (МНТ-Х), Обнинск, 2009 г.; XIX-M Международном совещании «Радиационная физика твердого тела», Севастополь, 2009 г.

• Х1Х-м Международном совещании «Радиационная физика твердого тела», Севастополь, 2009 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, из них 3 статьи в рецензируемых журналах.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 124 страницах машинописного текста, включая 57 рисунков, 2 таблицы и списка литературы из 115 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отмечается актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, показаны научная новизна и практическая ценность диссертационной работы.

Первая глава имеет обзорный характер и посвящена применению метода ионной имплантации для поверхностного упрочнения металлов и сплавов. Описаны основные процессы, происходящие в металлах при циклическом нагружении, отмечена определяющая роль состояния поверхности на процессы усталости. Описаны основные процессы взаимодействия внедряемых ионов и твердого тела. Рассмотренные данные по исследованию ионной имплантации в металлы, позволяют сделать вывод, что ионная имплантация позволяет в широком диапазоне модифицировать эксплутационные свойства металлических материалов. Однако остается до конца невыясненным вопрос о влиянии параметров облучения (доза, плотность тока и энергия ионов) и критерии выбора типа внедряемых ионов на увеличение усталостной прочности металлов и сплавов.

Во второй главе описана методика эксперимента.

Образцы Ст.Зсп, представляют собой пластины длиной 60 мм и сечением 8x2 мм2, вырезанные из листа в состоянии поставки электроискровой резкой. Состав образцов в исходном состоянии: Бе — основа, С - 0,2%, Мп — 0,4% и Б! - 0,15%. Образцы подвергались механической полировке с использованием полирующих паст и очистке в органических растворителях.

Облучение производилось ионами азота, аргона и марганца. Известно, что при облучении ионами аргона образуется большое количество радиационных дефектов и, как следствие, возникает энергетический барьер, закрепляющий дислокации, что в свою очередь приводит к упрочнению тонкого поверхностного слоя. Облучение химически активными элементами (азот, марганец) обычно приводит к образованию соединений с составом и структурой отличной от исходного

материала, которые служат стопорами для дислокаций и изменяют характеристики упрочнения поверхностного слоя, создаваемыми напряжениями.

Облучение ионами азота и аргона проводили на ионно-лучевой установке типа ИЛУ-2 в НИФТИ ННГУ им. Н.И. Лобачевского, г. Н.Новгород в вакууме не хуже 10'3 Па. Параметры облучения: энергия ионов 40 кэВ, плотность тока ~10 мкА/см , доза облучения 1015, 1016, 5-Ю16 и 10п ион/см2. Облучение ионами марганца проводили на источнике ускоренных ионов «Диана-2» в ИФПМ СО РАН, г. Томск. Параметры облучения: энергия ионов 45 кэВ, плотность тока ~7 мкА/см2, доза облучения2-1016,4-Ю16, 61016, 81015и Ю17 ион/см2.

Облучение ионами марганца с различными плотностями ионного тока проводили на ионно-лучевой установке типа ИЛУ в РНЦ «Курчатовском институте», г. Москва в вакууме не хуже 10"3 Па. Параметры облучения: энергия 45 кэВ, доза облучения 5-1016 ион/см2, плотность ионного тока 10, 20, 30 и 50 мкА/см2.

Испытания на усталостную прочность проводили по схеме знакопеременного консольного изгиба до разрушения. Максимальное напряжение по сечению образца равнялось 270 -н 440 МПа при частоте 22,5 Гц, коэффициент асимметрии цикла г = -0,2.

Микротвердость поверхностных слоев образцов до и после облучения измеряли методом вдавливания алмазного индентора на приборе ПМТ-3 при нагрузке 0,196 H и выдержке образца под нагрузкой 10 с. Для повышения достоверности полученного результата, процедуру измерения производили двадцать раз.

Химический состав поверхностных слоев исследовался методами рентгеновской фотоэлектронной (РФЭС) и Оже-электронной ■ спектроскопии (ОЭС); РФЭС исследования проводились на спектрометре ЭС-2401, с использованием MgKn-излучения (1253,6 эВ). Послойный анализ осуществлялся травлением поверхности ионами аргона с энергией 950 эВ, расчетная скорость травления составляла 1 нм/мин. ■ Исследования методом ОЭС производилось с помощью микрозонда Jamp-10s в сочетании с послойным травлением поверхности ионами аргона (скорость травления 3 нм/мин).

Фрактографический анализ проводили на растровых электронных микроскопах Philips SEM 515 и Quanta 200.

Изучение рельефа поверхности образцов проводилось с помощью сканирующего зондового микроскопа Solver Р47, в. режиме атомной силовой микроскопии. . *

Третья глава посвящена изучению влияния дозы облучения ионами азота, аргона и марганца на изменение механических свойств, морфологии и состава поверхностных слоев углеродистой стали Ст.Зсп.

Результаты усталостных испытаний представлены на рисунке 1. Видно, что поверхностная обработка углеродистой стали Ст.Зсп методом ионной имплантации марганца во всем исследованном диапазоне доз, азота с дозой 1016 и 5-1016 ион/см2

и ионами аргона с дозой 1015 ион/см2 приводит к увеличению циклической долговечности данной стали. Долговечность образцов,

облученных ионами аргона дозой

1016 и 5-Ю16 ион/см2, соответствует долговечности образцов в исходном состоянии. Следует отметить, что циклическое разрушение образцов, облученных ионами азота дозой 10ls

и 1017 ион/см2 и ионами аргона дозой

1017 ион/см2 происходит быстрее, чем исходных необлученных образцов. Возможно, это связано с их изначальной дефектностью, т.к.

на поверхностях изломов данных образцов обнаружены поры размером 10 — 25 мкм, по-видимому, образовавшиеся при производстве.

Фрактографические исследования поверхностей изломов показали, что для образцов в исходном состоянии зарождение и развитие магистральной трещины начинается с поверхности, где располагается большое количество макродефектов, являющихся концентраторами напряжений (рис. 2). В случае облучения ионами азота характерно подповерхностное зарождение трещин, очаги разрушения располагаются на глубинах 5 — 20 мкм от поверхности (рис. 3).

Мх1(Г

Рис. 1. Результаты усталостных испытаний необлученных и облученных ионами аргона, азота (I - Ю'\ 2 ~ 103 - 510'6, 4-10" см'2) и марганца (1 - 21о", 2 - 4 ¡о'\ 3 - б ¡о", 4 -810'6, 5-10"см2) образцов.

Рис. 2. Поверхность усталостного Рис. 3. Поверхность усталостного излома

излома исходного образца. образца, облученного ионами азота с дозой

510'6 ион/см2.

Ионная имплантация аргона с дозами облучения 1015 и 1016 ион/см2 углеродистой стали Ст.Зсп также приводит к изменению механизма зарождения и развития усталостных трещин - имеет место подповерхностное зарождение трещин. Очаги разрушения располагаются на глубинах 5-10 мкм от поверхности (рис. 4).

Рис. 4. Поверхность усталостного излома образца, облученного ионами аргона с дозой 101! ион/'см2.

Разрушение образцов, облученных ионами марганца, начинается, в основном, -с поверхности, подобно исходным образцам.

Микротвердость стали в исходном состоянии составляет 520 МПа и увеличивается после облучения ионами азота, аргона и марганца на 20 - 140% в

зависимости от дозы облучения и типа ионов (табл. 1), причем максимальное

увеличение микротвердости соответствует различным дозам ионного облучения.

Таблица 1. Микротвердость углеродистой стали СтЗсп (Н, МПа) в зависимости от дозы облучения ионами азота, аргона и марганца. Н„„ = 520 МЛа±7%.

Тип ионов Доза облучения, ион/см4

10й 10 2I0J6 4-1016 5-1016 б-10" S10'" 10"

Аг+ 1220 1040 1020 890

N4, 810 810 880 800

Мп+ 880 890 740 650 640

Для образцов, облученных ионами аргона, максимальное значение составляет 1220 МПа и соответствует наименьшей из выбранных дозе облучения 1015 ион/см2. Отметим, что облучение ионами аргона с данной дозой приводит к увеличению циклической долговечности (рис. 1) и к изменению механизма зарождения и развития усталостных трещин (рис. 4). Естественно предположить, что увеличение микрогвердости связано с интенсивным образованием радиационных дефектов и, как следствие, возникновением энергетического барьера, закрепляющего дислокации [4]. С увеличением дозы облучения наблюдается монотонное снижение микротвердости до 890 МПа (доза 10п ион/см2) (табл. 1).

Максимальное значение микротвердости образцов, облученных ионами азота, составляет 880 МПа и соответствует дозе 5-1016 ион/см2 (табл. 1). Значения микротвердости остальных образцов приблизительно одинаковы (800 -5-810 МПа). Возрастание микротвердости при облучении данным типом ионов, по-видимому, обусловлено классическими механизмами твердорастворного упрочнения (междоузельным азотом) и дисперсионного твердения (путем формирования сложных мелкодисперсных карбонитридов железа) [5]. Эти области служат стопорами для дислокаций и изменяют характеристики упрочнения поверхностного слоя создаваемыми напряжениями.

В случае облучения ионами марганца максимальное значение микротвердости 890 МПа соответствует дозе 41016 ион/см2. Известно [6], что металлы с d-электронной полосой, заполненной меньше чем у железа, к которым относиться марганец, являются карбидообразующими. В частности, установлено [6], что

структура высокомарганцевой стали Гатфильда Г13, содержащей 13% Мп, после литья представляет собой аустенит и избыточные карбиды (Мп,Ре)3С, снижающие прочность и вязкость стали. Поэтому литые изделия из стали Гатфильда подвергаются термической обработке, заключающейся в закалке в воде с 1050 -1100 °С. При таком нагреве карбиды растворяются, и сталь после закалки имеет аустенитную структуру. В связи с вышесказанным, предполагается, что при внедрении ионов марганца в углеродистую сталь Ст.Зсп происходит образование сложных карбидов типа (Мп,Ре)хСу и радиационных дефектов, что обуславливает упрочнение поверхностных слоев и увеличение усталостной прочности.

Результаты исследования, полученные методом атомной силовой микроскопии, отображены на рис. 6 и свидетельствуют об изменении морфологии поверхности образцов в результате ионной имплантации. А именно, облучение ионами аргона приводит к монотонному снижению параметра шероховатости поверхности Яа с увеличением дозы. В случае облучения ионами азота значение

параметра Яа также снижается, но не настолько значительно, как для ионов аргона (рис. 6). Снижение параметра шероховатости свидетельствует о «сглаживании» микрорельефа

поверхности, что может быть обусловлено «залечиванием»

микронесплошностей на поверхности зерен вследствии интенсивного „ , ,. развития каскада атомных

Рис. 6. Изменение параметра шероховатости г

Дд е зависимости от дозы облучения ионами столкновений [7]. Субзерна И ИХ . . азота, аргона и марганца.

границы округляются, а микродефекты затягиваются, что, очевидно, снижает вероятность зарождения усталостной трещины с поверхности [8]. Л, - определяет величину среднего значения шероховатости поверхности образца в пределах анализируемой области.

При облучении ионами марганца с интегральной дозой 41016 ион/см2 происходит снижение параметра (рис. 6). С увеличением дозы его значение возрастает, но все же остается ниже исходного значения (рис. 6). Как будет

т. , л» Л

1)*Х0 см

показано ниже, ионная имплантация марганца приводит к образованию в поверхностных слоях сложного карбидного соединения типа (Мп,Ре)2зС6. К тому же марганец, как элемент, обладающий большой атомной массой, интенсивно распыляет поверхность. Коэффициент распыления железа ионами марганца составляет ~5 ат./ион [9], а толщина распыленного слоя при облучении с максимальной дозой (1017 ион/см2) достигает ~56 нм. Соответственно, предполагается, что немонотонное изменение шероховатости поверхности (а именно, возрастание параметра Яа с увеличением дозы) является следствием селективного распыления атомов железа исходной матрицы по сравнению с железом и марганцем, находящимся в карбидном соединении так, что данные карбиды, обогащая поверхность, увеличивают ее шероховатость.

По данным рентгеноэлектронной спектроскопии в образцах, облученных ионами азота, обнаружено образование в поверхностных слоях карбонитрида железа, поскольку спектр азота N13, начиная с глубины примерно 5 нм, сдвигается

в сторону меньших энергий, так что максимум пика соответствует энергии связи 397,8 эВ, что свидетельствует о химически связанном состоянии азота (рис. 7). В соответствии с [10], образуется соединение со стехиометрией подобно карбонитриду с-Ре2(С,Ы)1.х. Таким образом, можно утверждать, что увеличение усталостной прочности и микротвердости углеродистой стали Ст.Зсп после облучения ионами азота связано с изменением состава и структуры поверхностных слоев,

сопровождающимся образованием

сложных карбонитридных частиц железа, а также, возможно, и классическим механизмом твердорастворного

упрочнения [5].

40 нм

20 нм

5 нм

3 нм

1 нм

I ' I 1 I

394 J»3 397 JO* JV9 -W0 «» «(3 -ЮЗ «Н

Энергия связи, эВ

Рис 7. Рентгеназлектронные спектры N1S углеродистой стали Ст.Зсп, облученной ионами азота с дозой 1017 ион/см2, на различной глубине от поверхности.

H, una

Ионная имплантация марганца углеродистой стали Ст.Зсп приводит к снижению его содержания в поверхностных слоях с увеличением дозы облучения

(рис. 9), и, предположительно, является следствием интенсивного распыления [9]. Кроме того, обращает на себя внимание наличие корреляции между содержанием марганца в слое толщиной ~50 нм и «» изменением микротвердости в зависимости от дозы облучения (рис. 9), что может свидетельствовать о дозовом влиянии имплантированного марганца на структуру измененного слоя с учетом «эффекта дальнодействия» [11, 12]. А анализ спектров углерода показал, что для облученных образцов является характерным наличие в спектрах энергетического пика с Е„=283,4 эВ (рис. 10, а), что говорит об образовании в поверхностных слоях сложного карбида типа (Мп,Ре)2зС6 [10]. Для сравнения на рис. 10, б представлены спектры углерода для исходного образца, на которых подобного пика не наблюдается.

О ио" ион/см'

Рис. 9. Изменение микротвердости и содержания марганца в слое 50 нм образцов стали Ст.З облученных ионами марганца в зависимости от дозы облегчения.

SO и м

50 нм

40 ям

30 нм

Энергия связи, эВ Энергия связи, эВ

а) б)

Рис. 10. Рентгеноэлектранные спектры CIS образцов: а) после облучения ионами марганца с дозой 4-1016 ион/см2; б) в исходном состоянии.

Таким образом, можно утверждать, что увеличение усталостной прочности и микротвердости углеродистой стали Ст.Зсп после облучения ионами марганца обусловлено образованием в поверхностных слоях сложных карбидов типа (Мп,Ре)2зСб и радиационных дефектов с учетом дальнодействующего влияния ионного облучения.

Четвертая глава посвящена изучению влияния плотности тока имплантируемых ионов марганца на изменение механических свойств, морфологии и состава поверхностных слоев углеродистой стали Ст.Зсп.

Усталостные испытания выявили, что ионная имплантация марганца во всем исследованном диапазоне плотностей ионного тока приводит к увеличению циклической долговечности образцов по сравнению с долговечностью образцов в

исходном состоянии (рис. II). Максимальное увеличение

долговечности наблюдается при облучении с наименьшей из выбранных плотностью ионного тока (скорость набора дозы) 10 мкА/см2 так, что количество циклов до разрушения, при равных напряжениях по сечению между облученными и необлученными образцами,

возрастает приблизительно на 70000 циклов (рис. 11).

Фрактографические исследования поверхностей изломов показали, что как в исходном состоянии, так и после облучения ионами марганца зарождение магистральной трещины начинается с поверхности. Таким образом, характерной чертой разрушения образцов из углеродистой стали Ст.Зсп, облученных ионами марганца, является поверхностное зарождение и развитие усталостных трещин. Тем не менее, они выдерживают большое количество циклов до разрушения при всех режимах ионной имплантации.

ичо3

Рис. 11. Результаты усталостных испытаний необлученных и облученных ионами марганца (I -10,2 - 20,3 - 30,4-50 мкА/см7) образцов.

Значение микротвердости стали в исходном состоянии составляет 520 МПа, как отмечалось ранее, и увеличивается после облучения на 30 — 100% в зависимости от скорости набора дозы (рис. 12). Максимальное увеличение до 1010 МПа наблюдается при облучении с плотностью ионного тока 10 мкА/см2. С

увеличением плотности тока ее значение монотонно снижается, но продолжает оставаться выше исходного значения. Предполагается, что возрастание микротвердости связано с образованием в поверхностных слоях радиационных дефектов при интенсивном облучении тяжелым марганцем, а также за счет образования карбидов типа (Мп,Г''е)2зС6 по данным исследования методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии.

Анализ изображений, полученных методом атомной силовой микроскопии, показал, что в результате ионной имплантации происходит изменение морфологии поверхности образцов (рис. 13). Облучение ионами марганца приводит к формированию «развитого» микрорельефа, характеризующегося появлением «обособленных пиков» (рис. 13). Причем частота и высота данных пиков увеличивается с возрастанием скорости набора дозы до 20 и 30 мкА/см2 (рис. 13, в) и не является столь характерным для 50 мкА/см2 (рис. 13, г). Предполагается, что появление подобных пиков является следствием преимущественного распыления атомов железа исходной матрицы по сравнению с железом и марганцем, находящимся в карбидном соединении [13].

н, мш

юА/сге2

Рис. 12. Изменение микротвердости имплантированных образцов в зависимости от плотности тока ионов марганца.

В)

Г)

Рис. 13. Морфология поверхности образцов: а) в исходном состоянии; б), в), г) после облучения ионами марганца с j=IO, 30 и 50 мкА/см2 соответственно.

Измерение параметра шероховатости поверхности показало, что при ионной имплантации марганца с наименьшей из выбранных плотностью ионного тока (10 мкА/см2) происходит снижение значения параметра Яа по сравнению с его значением для образцов в исходном состоянии и облученных с другими режимами

(20, 30 и 50 мкА/см2) (рис. 14), что

В..ПШ

шА'сш

Рис. 14. Изменение параметра шероховатости Д, я зависимости от плотности тока ионов марганца.

также подтверждается меньшим разбросом высот наблюдаемых пиков на АСМ изображениях (рис. 13, б). Предполагается, что подобное «сглаживание» микрорельефа

поверхности обусловлено

«залечиванием» микронесплошностей при ионном облучении на конечной стадии развития каскада атомных

столкновений [7]. С увеличением скорости набора дозы значение параметра Яа возрастает (рис. 14), и может являться следствием увеличения скорости распыления поверхности и уменьшения скорости миграции имплантированной примеси с возрастанием плотности ионного тока [14].

Концентрационное распределение имплантированного марганца в поверхностных слоях образцов исследовалось методом Ожэ-электронной спектроскопии. Результаты исследования представлены на рис. 15. Видно, что облучение с плотностью ионного тока 10 мкА/см2 приводит к накоплению примеси в поверхностном слое глубиной -60 нм. С увеличением скорости набора дозы максимум распределения сдвигается к поверхности. Наименьшее накопление марганца в поверхностном слое глубиной -30 нм с содержанием не превышающим 5 ат.% наблюдается при облучении с наибольшей плотностью ионного тока (50 мкА/см2) (рис. 16). Следует отметить, что содержание марганца в аналогичном тонком поверхностном слое, но в образце облученном с 3=10 мкА/см2, достигает 13 ат.%, что по составу соответствует стали Гатфильда (рис. 16) [6]. Кроме того, наблюдается корреляция между содержанием марганца в слое глубиной ~30 нм и изменением микротвердости в зависимости от скорости набора дозы (рис. 8), что может свидетельствовать о влиянии скорости набора дозы на изменение структуры поверхностных слоев данной стали [11, 12].

С, »т.«/.

II. МП»

ГлуГнша, им

Рис 15. Профиль распределения марганца по

глубине е поверхностных слоях образцов, облученных ионами марганца с плотностями ионного тока 10, 20, 30 и 50 мкА/см2.

К.

1, мхА/см1

Рис. 16. Изменение микротвердости и содержания марганца в слое ~30 нм образцов стали Ст.Зсп облученных ионами марганца в зависимости от скорости набора дозы.

При бомбардировке ионов марганца в углеродистую сталь Ст.Зсп могут иметь место следующие конкурирующие процессы: интенсивное распыление поверхности за счет большой атомной массы имплантанта [9], причем распыление

идет селективно [13], и внедрение марганца с последующей миграцией вглубь материала под действием градиентных полей внутренних напряжений, радиационных дефектов и температуры, индуцированных облучением [14]. Увеличение скорости набора дозы означает увеличение скорости распыления поверхности. Поскольку облучение при всех плотностях ионного тока производилось с неизменной дозой, то толщину распыленного слоя во всех случаях можно считать приблизительно одинаковой. Соответственно, предполагается, что при облучении с наименьшей плотностью ионного тока скорость распыления поверхности такова, что марганец «успевает» мигрировать вглубь материала и накапливается в слое глубиной ~60 нм. С увеличением плотности тока скорость распыления возрастает настолько, что он «не успевает» мигрировать и распыляется, что, соответственно, приводит к сдвигу концентрационного распределения к поверхности.

На основании экспериментальных данных, полученных методами атомной силовой микроскопии и ожэ-электронной спектроскопии, и информации об образовании в поверхностных слоях карбидов типа (Мп,Ре)2зСб можно предложить следующую модель процессов, протекающих при ионной имплантации марганца в углеродистую сталь Ст.Зсп (рис. 17). При внедрении данных ионов в поверхностные слои часть из них вступают в химическое соединение, образуя карбид, а часть мигрирует вглубь вследствии образовавшихся градиентных полей напряжений, радиационных дефектов и температуры. Одновременно протекает процесс селективного распыления, сопровождающийся обогащением тонкого поверхностного слоя карбидами (Мп,Ре)2зС6. Данный слой по составу и структуре подобен «свежевыплавленной» стали Гатфильда, характеризующийся более высокими значениями твердости, по отношению к объему, что определяет зарождение и развитие магистральной трещины с поверхности. Если скорость распыления поверхности такова, что марганец «успевает» мигрировать вглубь материала, то происходит его накопление в поверхностном слое глубиной -60 нм (рис. 17). Упрочнение поверхностных слоев, простирающееся на глубины, значительно превышающие толщину легированного слоя, приводит к увеличению усталостной прочности углеродистой стали Ст.Зсп.

Мп

Мп

(Мй,ре)23с6

им

- и\и;1,я 1.1Г. слой

- объем

Рис. 17. Схематическое изображение предполагаемого процесса при облучении углеродистой стали Ст. Зсп ионами марганца: а — начало ионной имплантации марганца; б - образование

карбидов (Мп,Ре)2зСб и обогащение ими поверхностного слоя вследствие селективного распыления атомов железа исходной матрицы; в ~ миграция марганца вглубь материала до

глубин ~60 нм.

Выводы

Методами усталостных испытаний, растровой электронной микроскопии, тестов на микротвердость, атомной силовой микроскопии, рентгеновской фотоэлектронной и Оже-электронной спектроскопии исследовано влияние дозы облучения ионами азота, аргона и марганца и плотности тока ионов марганца на изменение усталостной прочности, микротвердости, морфологии и физико-химического состояния поверхностных слоев образцов из углеродистой стали Ст.Зсп:

1. Выявлено изменение усталостной прочности образцов углеродистой стали Ст.Зсп в зависимости от дозы облучения ионами азота, аргона и марганца. Максимальное увеличение усталостной прочности происходит при облучении ионами азота с дозой 1016 и 5 -1016 ион/см2, а ионами аргона с дозой 1015 ион/см2. При облучении ионами марганца во всем исследованном диапазоне доз наблюдается увеличение усталостной прочности.

2. Увеличение усталостной прочности связано с упрочнением поверхностных слоев, обусловленное образованием сложных карбидов типа е-Ре2(С,К)1.х и (Мп,Ре)гзСб в случае облучения ионами азота и марганца, соответственно, а

также дальнодействующим влиянием ионного облучения на генерацию радиационных дефектов и «сглаживанием» поверхности, что приводит к изменению механизма зарождения и развития усталостных трещин при облучении ионами азота и аргона.

3. Выявлено влияние плотности тока ионов марганца на изменение усталостной прочности углеродистой стали Ст.Зсп. Наблюдается увеличение усталостной прочности при всех выбранных плотностях ионного тока Максимальное увеличение соответствует наименьшей скорости набора дозы 10 мкА/см2.

4. Облучение ионами марганца с плотностью тока 10 мкА/см2 приводит к его накоплению в поверхностном слое глубиной ~60 нм. Содержание внедренного марганца при этом в слое -30 нм достигает 13 ат.%, что соответствует, по составу, стали Гатфильда.

5. Имплантация ионами марганца углеродистой стали Ст.Зсп приводит к немонотонному изменению шероховатости поверхности в зависимости от скорости набора дозы, что может являться следствием увеличения скорости распыления и уменьшения скорости миграции имплантированной примеси с возрастанием плотности ионного тока. Минимальное значение параметра шероховатости соответствует наименьшей скорости набора дозы ]=10 мкА/см2.

6. Предложена физическая модель процессов, протекающих при ионной имплантации марганца: формирование в поверхностных слоях карбидов типа (Мп,Ре)23С6 и обогащение ими поверхностного слоя вследствие селективного распыления; данная система по составу и структуре подобна «свежевыплавленной» стали Гатфильда, характеризующаяся более высокими значениями твердости, по отношению к объему, что определяет зарождение и развитие магистральной трещины с поверхности. Упрочнение поверхностных слоев, простирающееся на глубины превышающие толщину легированного слоя, приводит к увеличению усталостной прочности углеродистой стали Ст.Зсп.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Быков П.В., Воробьёв В.Л., Баянкин В.Я. Изменение механических свойств стали Ст.З после облучения ионами азота и аргона. // Химическая физика и мезоскопия, 2008, Т.10, № 3, с. 320 - 324.

2. Быков П.В., Воробьёв B.J1., Орлова H.A., Баянкин В.Я., Гриценко Б.П., Шаркеев Ю.П., Кашин O.A. Влияние дозы и типа имплантированных ионов на изменение механических свойств, морфологии и состава поверхностных слоев углеродистой стали СтЗ. /У Физика и химия обработки материалов, 2009, № 1, с. 38-41.

3. Быков П.В., Воробьёв B.JI., Баянкин В.Я., Коршунов С.Н. Влияние скорости набора дозы при облучении ионами марганца на формирование состава поверхностных слоев и изменение механических свойств углеродистой стали. // МиТОМ, 2010 (принята в печать).

Цитируемая литература

1. Материаловедение. Под ред. Арзамасова Б.М. — М.: Машиностроение, 1986, 384 с.

2. Гусева М.И. Ионная имплантация в металлы. // Поверхность. Физика, химия, механика. 1982, №4, С. 27-50.

3. Коцаньда С. Усталостное разрушение металлов. М.: Металлургия, 1976,456 с.

4. Armons D.G. Ion implantation in metals and application. // Vacuum, 1987, V.37, №5/6, P. 423-427.

5. Гордеев Г.В., Гусева М.И u др. Имплантация ионов азота в сталь 12Х18Н10Т в условиях механического нагружения. // Атомная энергия. 1990, Т 68, Вып. 3, С. 210-211.

6. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1977.648 с.

7. Дроздов А.Ю, Баранов М.А., Баянкин В.Я. Исследование эволюции микротрещины в модельных металлах при ионной имплантации. Компьютерный эксперимент. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2004, №5, С. 76 - 80.

8. Обработка поверхности и надежность материалов. / Под ред. Бурке Дж, Вайса Ф.-М.: Мир, 1984. 192 с.

9. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой. Вып. I. Физическое распыление одноэлементных твердых тел./ Под ред. Бериша Р.- М.: Мир, 1984. 336 с.

Ю.Нефедов В.И. Рентгеноэлектронная спектроскопия химических соединений: Справочник. М.: Химия, 1984,256 с.

1 {.Мартыненко Ю.В. Эффекты дальнодействия при ионной имплантации. // Итоги науки и техники. Серия «Пучки заряженных частиц и твердое тело», 1993, Т.7, С. 82-111.

12.Диденко А.Н., Щаркеее Ю.П., Козлов Э.В., Рябчиков А.И. Эффекты дальнодействия в ионно-имплантированных металлических материалах. Томск: Изд-во научно-технической литературы, 2004,328 с.

13. Комаров Ф.Ф. Ионная имплантация в металлы. М.: Металлургия, 1990. 216 с.

14. Баранов М.А., Баянкин В.Я. Влияние плотности потока металлоидов на формирование состава ионно-имплантированных слоев системы Ре-Сг. // Вестник ИНГУ, 1998, С. 25 - 39.

Отпечатано с оригинал-макета заказчика

Подписано в печать 16.09.10. Формат 60x84 '/|6. Тираж 100 экз. Заказ № 1509.

Типография ГОУВПО «Удмуртский государственный университет» 426034, Ижевск, ул. Университетская, 1, корп. 4.

Введение

Глава 1. Разрушение и способы поверхностного упрочнения металлов

1.1. Разрушение металлов

1.1.1. Модели зарождения микротрещин

1.1.2. Усталостное разрушение материалов

1.1.3. Методы повышения усталостной прочности

1.2. Ионная имплантация в металлы

1.2.1. Взаимодействие внедряемых ионов и твердого тела

1.2.2. Распыление и радиационно-индуцированная сегрегация

1.2.3. Радиационно-динамические эффекты

1.2.4. Применение метода ионной имплантации для изменения эксплуатационных свойств металлических изделий.

Выводы

Глава 2. Поверхностная обработка и методы исследования образцов

2.1. Ионный ускоритель ИЛУ с сепарацией ионов по массе

2.2. Микротвердость и способ ее измерения

2.3. Стенд для испытания на усталостную прочность . 59 2.3.1. Расчет максимального напряжения по сечению образца

2.4. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС)

2.4.1. Количественный анализ

2.4.2. Экспериментальная техника

2.5. Оже-электронная спектроскопия

2.6. Растровая электронная микроскопия (РЭМ)

2.7. Образцы.

Выводы

Глава 3. Влияние дозы облучения ионами азота, аргона и марганца на изменение механических свойств, морфологии и состава поверхностных слоев углеродистой стали Ст.Зсп

3.1. Изменение механических свойств

3.1.1. Влияние дозы облучения ионами азота, аргона и марганца на изменение усталостной прочности углеродистой стали Ст.Зсп

3.1.2. Изменение микротвердости углеродистой стали Ст.Зсп в зависимости от дозы облучения ионами азота, аргона и марганца

3.2. Изменение морфологии поверхности

3.3. Изменение состава поверхностных слоев. . 85 Выводы

Глава 4. Влияние плотности тока имплантируемых ионов марганца на изменение механических свойств, морфологии и состава поверхностных слоев углеродистой стали стЗ.сп

4.1. Изменение механических свойств углеродистой стали Ст.Зсп в зависимости от плотности тока имплантируемых ионов марганца

4.1.1. Изменение усталостной прочности

4.1.2. Изменение микротвердости углеродистой стали Ст.Зсп в зависимости от плотности тока ионов марганца

4.2. Изменение морфологии поверхности

4.3. Изменение состава поверхностных слоев

4.4. Механизм упрочнения . Выводы

Актуальность темы. Современная экономическая ситуация/ выдвигает на первый план задачи по созданию экономически выгодного производства. В рамках этой задачи имеется ряд проблем, важность решения которых как в научном, так и в техническом плане, несмотря на постоянное решение этих вопросов, продолжает оставаться актуальной. К таковым можно отнести повышение общего уровня усталостной (циклической) прочности-износостойкости и надежности металлических материалов деталей машин и механизмов. Значимость решения этих проблем приобретает особую остроту в связи с широким: внедрением в машиностроение жаропрочных и труднообрабатываемых материалов, что в конечном итоге приводит к повышению себестоимости механической обработки: практически во? всех отраслях машиностроения.

Проблема усталости возникла более ста лет назад и с тех пор интерес к ней все увеличивается. Это связано с тем, что многие ответственные детали машин и механизмов в процессе эксплуатации подвергаются действию повторных механических нагрузок, и их ресурс целиком определяется! циклической прочностью материалов, из которых они выполнены [1, 2]. Вместе с тем, уровень циклической прочности, в общем случае, тем больше, чем выше теоретический предел прочности данного материала. Поэтому проблема повышения циклической прочности является частью более общей проблемы повышения характеристики статистической прочности и вязкости разрушения материалов в реальных условиях эксплуатации, что требует, в свою очередь, дальнейшего изучения природы усталостного разрушения.

В начале прошлого века было показано, что состояние поверхности -наличие царапин, следов обработки, а также топология и состав поверхности, определяет многие свойства твердых тел, начиная от их внешнего вида и заканчивая, прочностными характеристиками. Следовательно, необходима поверхностная обработка металлических материалов с целью их упрочнения.

На сегодняшний день разработаны сотни способов обработки-поверхности: термомеханические, химические и т.д. Одним из методов, активно* развивающимся в последнее десятилетие, является ионно-лучевое легирование.

Целенаправленно выбирая атомы легирующей примеси и режимы облучения с помощью метода ионной имплантации можно получить широкую > гамму полезных свойств поверхностных слоев материалов: повысить предел прочности, текучести, ударной вязкости, коррозионностойкости, износостойкости и трещиностойкости и т.п. [3, 4]. Метод ионной имплантации^ по сравнению с традиционными методами химико-термической обработки, позволяет в десятки раз сократить время, и резко понизить температуру обработки, производить селективную обработку отдельных« участков детали. Существенным* преимуществом метода является, отсутствие проблем адгезии^ между модифицированным слоем и объемом материала, характерным для. способов, нанесения различного рода покрытий, а также возможность автоматизации процесса.

За последние десятилетия, благодаря комплексному исследованию^ внутренней структуры материалов и их свойств [2, 5, 6]; существенное развитие-получили вопросы физической природы усталости: установлен механизм образования и. развития, микротрещин, показана решающая- роль дефектов кристаллической решетки в упрочнении- и разрушении металлов и важное ' значение окислительных процессов в развитии усталости.

Применение различных методов обработки поверхности, понимание происходящих при этом внутренних процессов, а так же умение управлять ими. - вот основная задача науки о новых материалах. Для-решения этих задач и. построения теоретической базы необходимо большое количество экспериментальных данных.

Применение методов-исследования, поверхности в комплексе с другими методами исследования позволило существенно дополнить и расширить существующие теории.

В связи с вышесказанным, целью данной работы является: «Исследование влияния типа внедряемых ионов и параметров: ионного облучения (доза облучения и плотность тока) на усталостную прочность углеродистой стали СтЗсп.»

Для выполнения данной цели решались следующие задачи:

1. Исследование влияние дозы имплантации на усталостную прочность и микротвердость углеродистой стали Ст.Зсп.

2. Исследование влияние имплантации ионов азота, аргона и марганца на топографию поверхности з^глеродистой стали СтЗсп.

3. Исследование влияние дозы облучения ионами азота и марганца на состав поверхностных слоев углеродистой стали Ст.Зсп.

4: Исследование влияние плотности тока ионов марганца на,усталостную прочность и микротвердость углеродистой стали СтЗсп.

5. Исследование влияние плотности тока; ионов марганца на состав поверхностных слоев углеродистой стали Ст.Зсп.

Исследования проводились с использованием усталостных испытаний, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии,, Оже-электронной спектроскопии, атомной силовой микроскопии, тестов на микротвердость, и растровой электронной микроскопии.

Работа выполнена в лаборатории электронной структуры поверхности отдела; физики и химии поверхности Физико-технического института УрО РАН, в; соответствии с планом научно-исследовательских работ по теме: «Исследование влияния внешних воздействий на изменения электронной, атомной структуры, поверхностных се1регаций систем на основе (1- и 1-металлов» (№ гос. регистрации 0120.0 603318) и интеграционного проекта ФТИ УрО РАН с ИФПМ СО РАН «Модификация физико-механических свойств металлов и сплавов слаботочными ионными и ионно-плазменными пучками» и

3. Образование в поверхностных слоях данной стали сложных карбидов типа £-Fe2(C,N)i.x и (Mn,Fe)23C6 в случае облучения ионами азота и марганца, соответственно.

4. Влияние плотности тока имплантируемых ионов марганца на изменение механических свойств (усталостная прочность и микротвердость) углеродистой стали Ст.Зсп.

5. Немонотонное изменение шероховатости поверхности углеродистой стали Ст.Зсп в зависимости от скорости набора дозы ионов марганца.

6. Физическая модель, описывающая процессы в поверхностных слоях углеродистой стали Ст.Зсп при ионной имплантации марганца.

Личный вклад автора. Диссертация является самостоятельной работой, обобщившей результаты, полученные автором лично, а также в соавторстве. Автор диссертации принимал личное участие в подготовке образцов для ионной имплантации, в проведении усталостных испытаний облученных и необлученных образцов, измерении микротвердости облученных и необлученных образцов, исследовании химического состава поверхностных слоев методом РФЭС. Совместно с сотрудниками лаборатории* проведены исследования морфологии поверхности методом АСМ, изломов образцов методом РЭМ, состава поверхностных слоев методом. ОЭС. Цель и, задачи экспериментальных исследований по диссертационной работе сформулированы научным руководителем Баянкиным В.Я. и н.с. ЛЭСП Быковым П.В. Обсуждение и интерпретация полученных результатов проводились совместно с научным-руководителем и соавторами публикаций. Основные положения и выводы сформулированы автором лично.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на: • Международной научной конференции «75 лет высшего образования в Удмуртии», Ижевск, 2006 г.;

Программы Президиума РАН «Исследование закономерностей формирования структурно-фазового состояния поверхностных слоев и механических свойств сплавов на основе железа и титана при ионной и ионно-плазменной обработках».

Научная новизна работы.

1. Показано изменение механизма зарождения и развития магистральной трещины в образцах углеродистой стали Ст.Зсп, облученных ионами азота и аргона.

2. Показано, что при облучении образцов углеродистой стали Ст.Зсп ионами марганца происходит образование в поверхностных слоях карбидов, типа (Мп,Ре)2зС6 и обогащение ими поверхностного слоя вследствие селективного распыления; что определяет зарождение и развитие магистральной трещины с поверхности.

3. Предложена физическая модель, описывающая процессы в поверхностных слоях углеродистой стали- Ст.Зсп при ионной имплантации марганца.

Практическая ценность работы определяется возможностью использования1 экспериментально полученных закономерностей повышения эксплуатационных, свойств данного сорта стали для решения задач физики радиационного материаловедения и выбора оптимальных параметров ионной имплантации с целью улучшения механических свойств металлов и сплавов.

Положения выносимые на защиту:

1. Изменение механических свойств (усталостная прочность и микротвердость) углеродистой стали Ст.Зсп в зависимости от дозы облучения ионами азота, аргона и марганца:

2. Влияние дозы имплантации ионов азота, аргона и марганца на топографию-поверхности углеродистой стали Ст.Зсп.

• Конференциях молодых ученых ФТИ УрО РАН (КОМУ-2008, 2010), Ижевск, 2008 г., 2010 г.;

• 2-й Всероссийской конференции «Физические и физико-химические основы ионной имплантации», Казань, 2008 г.;

• 5-й Российской научно-технической конференции «Физические свойства металлов и сплавов», Екатеринбург, 2009 г.;

• 7-м Международном Уральском семинаре «Радиационная физика металлов и сплавов», Снежинск, 2009 г.;

• Х-м Международном семинаре «Структурные основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий» (МНТ-Х), Обнинск, 2009 г.;

• ХГХ-м Международном совещании «Радиационная физика твердого тела», Севастополь, 2009 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, из них 3 статьи в рецензируемых журналах - пункты [104, 105, 112] в списке литературы.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 124 страницах машинописного текста, включая 57 рисунков, 2 таблицы и списка литературы из 115 наименований.

Выводы.

1. Облучение ионами марганца приводит к возрастанию микротвердости на 30 - 100% в зависимости от плотности ионного тока. Микротвердость достигает максимума при облучении с плотностью ионного тока j=10 мкА/см2.

2. Выявлено, что облучение ионами марганца, во всем исследованном диапазоне скоростей набора доз, приводит к увеличению усталостной прочности углеродистой стали Ст.Зсп. Максимальное увеличение происходит при облучении с наименьшей плотностью ионного тока^=10 мкА/см2.

3. Упрочнение поверхностных слоев углеродистой стали Ст.Зсп при ионной имплантации марганца обусловлено образованием сложных карбидов типа (Мп,Ре)2зСб и дальнодействующим влиянием ионного облучения на генерацию радиационных дефектов, что приводит к увеличению усталостной прочности.

4. Имплантация ионами марганца углеродистой стали Ст.Зсп приводит к немонотонному изменению шероховатости поверхности в зависимости, от. скорости набора дозы, что может являться следствием увеличения скорости распыления поверхности и уменьшения скорости миграции имплантированной примеси с возрастанием плотности ионного тока. Минимальное значение параметра шероховатости соответствует скорости набора дозы ]=10 мкА/см2.

5. Облучение ионами марганца с плотностью тока ионов 10 мкА/см2 приводит* к его накоплению в поверхностном слое глубиной —60 нм. Содержание внедренного марганца при этом в слое ~30 нм достигает 13 ат.%, что соответствует, по составу, стали Гатфильда.

6. Предложена физическая модель процессов, протекающих при ионной имплантации марганца в углеродистую сталь Ст.Зсп: формирование в поверхностных слоях карбидов типа (Мп,Ре)2зСб и обогащение ими поверхностного слоя вследствие селективного распыления; данная система подобна «свежевыплавленной» стали Гатфильда, характеризующаяся более высокими значениями твердости, по отношению к объему, что определяет зарождение и развитие магистральной трещины с поверхности.

Заключение

Методами усталостных испытаний, растровой электронной микроскопии, тестов на микротвердость, атомной силовой микроскопии, рентгеновской фотоэлектронной и Оже-электронной спектроскопии исследовано влияние дозы облучения ионами азота, аргона и марганца и плотности тока ионов марганца на изменение усталостной прочности, микротвердости, морфологии и физико-химического состояния поверхностных слоев образцов из углеродистой стали Ст.Зсп:

1. Выявлено изменение усталостной прочности образцов углеродистой стали Ст.Зсп в зависимости от- дозы облучения ионами азота, аргона и марганца. Максимальное увеличение усталостной прочности происходит при облучении ионами азота с дозой 1016 и 5-1016 ион/см?, а ионами аргона с

15 2 дозой 10 ион/см . При облучении ионами марганца во всем-исследованном диапазоне доз облучения наблюдается увеличение усталостной прочности.

2. Увеличение усталостной прочности связано с упрочнением? поверхностных слоев, обусловленное образованием сложных карбидов типа« е-БегСС,!^^ и (Мп,Ре)2зСб в случае облучения ионами ^ азота и марганца, соответственно, а также дальнодействующим влиянием ионного облучения* на генерацию радиационных дефектов и «сглаживанием» поверхности, что приводит к изменению механизма зарождения и развития усталостной трещины при облучении ионами азота и аргона.

3. Выявлено влияние плотности тока ионов марганца' на изменение усталостной прочности углеродистой стали-Ст.Зсп. Наблюдается увеличение усталостной прочности при всех выбранных плотностях ионного тока. Максимальное увеличение соответствует наименьшей скорости набора дозы» 10 мкА/см2.

4. Облучение ионами марганца с плотностью тока. 10 мкА/см приводит к его накоплению в поверхностном слое глубиной -60 нм. Содержание внедренной примеси при этом в слое -30 нм достигает 13 ат.%, что соответствует, по составу, стали Гатфильда.

5. Имплантация ионами марганца углеродистой стали Ст.Зсп приводит к немонотонному изменению шероховатости поверхности в зависимости от скорости набора дозы, что может являться следствием увеличения скорости распыления и уменьшения скорости миграции имплантированной примеси с возрастанием плотности ионного тока. Минимальное значение параметра шероховатости соответствует наименьшей скорости набора дозы 3=10 мкА/см .

6. Предложена физическая модель процессов, протекающих при ионной имплантации марганца: формирование в поверхностных слоях карбидов типа (Мп,Рс)2зС6 и обогащение ими поверхностного слоя вследствие селективного распыления; данная система по составу и структуре подобна «свежевыплавленной» стали Гатфильда, характеризующаяся более высокими значениями твердости, по отношению к объему, что определяет зарождение и развитие магистральной трещины с поверхности. Упрочнение поверхностных слоев, простирающееся на глубины превышающие толщину легированного слоя, приводит к увеличению усталостной прочности углеродистой стали Ст.Зсп.

1. Материаловедение. / Под ред. Арзамасова Б.М. М.: Машиностроение, 1986. 384 с.

2. Иванова B.C., Терентъев В.Ф. Природа усталости металлов. М.: Металлургия, 1975. 456 с.

3. Dearnaley G. Ion beam modification of metals // Nucl. Instr. and Meth. (B). 1990. V.50. P. 358-367.

4. Гусева М.И. Ионная имплантация в металлы // Поверхность. Физика, химия, механика. 1982. №4. С. 27 — 50.

5. Коцаньда С. Усталостное разрушение металлов. М.: Металлургия, 1976. 456 с.

6. Владимиров В.И. Физическая природа разрушения металлов. М.: Металлургия, 1984. 280 с.

7. Новиков И.И., Ермишкин В.А. Микромеханизмы разрушения металлов. М.: Наука, 1991. 368 с.

8. Новиков И.И. Дефекты кристаллического строения металлов. М.: Металлургия, 1983. 232 с.

9. Баянкин В.Я., Васильев В.Ю., Волков В.А., Гилъмунтдинов Ф.З., Громов М. С. Влияние знакопеременного нагружения на поверхностные сегрегации при структурно-фазовых превращениях в алюминиевых сплавах // Металлы. 1997. №2. С. 99-104.

10. Уманский Я.С., Скаков Ю.А. Физика металлов. М.: Атомиздат, 1978. 352 с.

11. Бернштейн М.Л., Займовский В.А. Механические свойства металлов. М.: Металлургия, 1979. 496 с.

12. Shiozawa К., Lu L., Ishihara S. S — N curve characteristics and subsurface crack initiation behavior in ultra — long life fatigue of a high carbon — chromiumbearing steel // Fatigue and Fract. Eng. Mater, and Struct. 2001. V.24. №12. P. 781 -790.

13. Терентьее В.Ф. Стадийность процесса усталостного разрушения металлических материалов//Металлы. 1996. №6. С. 14-20.

14. Колачев Б.А., Мальков A.B. Физические основы разрушения титана. М.: Металлургия, 1983. 160 с.

15. Грант Н. В кн.: Разрушение. / Под ред. Любовица Г. Т. 3. — М.: Мир,1976, с. 528 578.

16. Владимиров В.И. В кн.: Физика хрупкого разрушения. Ч. 2. Киев: ИПМ АН УССР, 1976, с. 29-44.

17. Ушков С.С. В кн.: Титан. Металловедение и технология. Т.1. М.: ВИЛС,1977, с. 401 404.

18. Nanjundaswamy G.S. et al. Low Cycle Fatigue of an (a+ß) titanium Alloy // Journal of Materials Science Letters. 1998. V.17. P. 993-997.

19. Рубин Е.Б., Бецофен С.Я. Механизм пластической деформации титанового альфа-сплава титан-алюминий-ванадий*// ФММ. 1990. №4. С. 191 — 198.

20. Кочеткова Т.Н. Влияние структурного состояния на жаропрочность сплава TÍ-5A1 // ФММ. 1990. №4. С. 176 182.

21. Гордиенко А.И., Адамеску P.A., Козина И.Ю, Турчанинова Г.В. Формирование текстуры при непрерывном нагреве деформированного сплава ОТ4-1 // ФММ. 1991. №1. С. 165 170.

22. Минакова A.B., Минаков В.Н., Минаков Н.В., Подрезов Ю.Н. Особенности упрочнения сплавов технического чистого титана при одноосном растяжении и прокате // Металлофизика и новейшие технологии. 1998. Т. 20. №9. С. 72 — 78.

23. Малыгин Г.А. Процессы самоорганизации дислокаций и пластичность кристаллов //УФН. 1999. Т. 169. №9. С. 979 1010.

24. Терентъее В.Ф. Циклическая прочность современных металлических материалов с учетом рассмотрения полной кривой усталости // Перспективные материалы. 2004. №5. С. 85 92.

25. Коротаев А.Д., Дударев Е.Ф. Елсукова Т.Ф., Колобов Ю.Р., Тюмещев

26. A.Н., Чумляков Ю.И. Некоторые актуальные проблемы физики пластичности и прочности моно- и поликристаллов // Известия ВУЗов. Физика. 1998. №8. С. 5 — 15.

27. Беляев В.И. Исследование процесса усталости. Минск: Издательство Министерства высшего среднего специального и профессионального образования БССР, 1962. С. 3 53.

28. Яковлева Т.Ю., Матохнюк JI.E. Влияние скорости циклического нагружения на глубину зоны пластической деформации сплава ВНС-25 // Проблемы прочности. 2002. №2. С. 62 — 65.

29. Ханнанов Ш.Х. Механизм/ коллективного движения дислокаций при пластической деформации кристаллов // ФизХОМ. 1998. №4. С. 61 — 66.29': Дударев Е.Ф., Кашин О.А., Колобов Ю.Р., Почивалова Г.П., Иванов КВ.,

30. Валиев Р.З. Микропластическая деформация поликристаллического иiсубмикрокристаллического титана при статическом и циклическом нагружении // Известия ВУЗов. Физика. 1998. №12. С. 20 -24.

31. Паршин А.М., Тихонов А.Н., Бондаренко- Г.Г., Криворук М.И. Предотвращение преждевременных разрушений формированием определенной структуры металла // Металлы. 1999. №5. С. 87 — 92.

32. Бондарчук В.И., Ивасшиин< 0:М., Моисеева И.В., Окраинец П.Н., Пищак

33. B.К. Влияние исходного структурного состояния на ползучесть сплава ВТЗ-1 // Металлофизика и новейшие технологии. 1998. Т. 20. №9. С. 66 — 71.

34. Салищев Г.А., Галеев P.M., Жеребцов C.B-, Смыслов A.M., Сафии Э.В., Мышляев М.М. Механические свойства титанового сплава ВТ6 с микрокристаллической и субмикрокристаллической структурами // Металлы. 1999. №6. С. 84 87.

35. Овчаренко Ю.Н., Куркин A.C. К оценке малоцикловой усталости при жестком режиме нагружения // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 1997. Т. 65. №7. С. 41 42.

36. Копылов A.A., Палеева С.Я., Векслер Ю.Г., Пандеров А.Н. Ударные испытания как метод оценки^ работоспособности компрессорных лопаток турбины И Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 1997. Т. 65. №7.С. 39-41. . • . ■ ' ' . ■""' /

37. Zhang: Z.F., Си Н.С., Tan X.L. Influence of Low Cycle Fatigue on Deformation Twins in Commercial Purity Titanium // Journal* of Materials Science Letters. 1998. V. 17. P.'21-1—214.

38. Рагозин Ю.И: Новые критерии оценки поведения металлов при механическом нагружении // Металлы. 1996. №6. С. 69 78.

39. Бунин И.Ж. Концепция фрактального материаловедения// Металлы. 1996. №6. С. 29- 36.

40. Шанявский A.A. Синергетические аспекты; фрактографического анализа, эксплутационных разрушений // Металлы. 1996.№6. С. 83 —921

41. Металлы. Метод испытания- на многоцикловую ж малоцикловую усталость. ГОСТ 23.026 78. -М.: Изд-во стандартов, 1978.

42. Методы механических испытаний металлов: Методы испытаний на усталость. ГОСТ 25:502- 79: -М;: Изд-во стандартов; 1986: .

43. Терентиев В.Ф., Оксогоев A.A. Циклическая прочность металлических материалов: Учеб: пособие. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001.— 61 с.

44. Терентиев В.Ф., Хольсте К. К вопросу о негомогенности протекания деформации в начальной стадии циклического нагружения армко-железа // Проблема прочности. 1973. № 11. с. 3 — 10.

45. Иванова B.C., Баланкин A.C., Бунин И.Ж., Оксогоев A.A. Синергетика и фракталы в материаловедении. — М.: Наука, 1994. — 585 с.

46. Горщкий В.М., Терентъева В.Ф. Структура и усталостное разрушение металлов. М.: Металлургия, 1980.

47. Федосьев В.И. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1986. 512 с.

48. Комаров Ф.Ф. Ионная имплантация в металлы. М.: Металлургия, 1990. 216 с.

49. Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками. / Под ред. Поута Дж. — М.: Машиностроение, 1987. 424 с.

50. Быковский Ю.А., Неволин В.Н., Фоминский В.Ю. Ионная и лазерная имплантация металлических материалов. М.: Энергоатомиздат, 1991. 240 с.к

51. Кумахов М.А., Комаров Ф.Ф. Энергетические потери и пробеги ионов в твердых телах. Минск: Изд. БГУ, 1979. 319 с.

52. Хирвонен Дж.К. Ионная имплантация. М.: Металлургия, 1985. 392 с.

53. Лысова Г.В., Биржевой Г.А., Храмушин Н.И. Изучение механизма радиационно-индуцированной сегрегации элементов вблизи поверхности сплава Fe-20Cr-20Ni после облучения ионами железа // Поверхность. 2000. №5. с. 48-51.

54. Мартыненко Ю.В. Эффекты дальнодействия при ионной имплантации. Итоги науки и техники. Серия «Пучки заряженных частиц и твердое тело», 1993, т.7, с. 82-111.

55. Диденко А.Н., Шаркеев Ю.П., Козлов Э.В., Рябчиков А.И. Эффекты дальнодействия в ионно-имплактированных металлических материалах. Томск: Изд-во научно-технической литературы, 2004, 328 с.

56. Овчинников В.В. Радиационно-динамические эффекты. Возможности формирования уникальных структурных состояний и свойств конденсированных сред // УФН. 2008. Т. 178. № 9. С. 991 1001*.

57. Шулов В.А., Ягодкин Ю.Д., Сулима A.M., Тетюхин В.В. Ионно-лучевая модификация поверхностных слоев титановых сплавов // МиТОМ. 1990. №8. С. 24-29.

58. Диденко А.Н., Шаркеев Ю.П., Козлов Э.В., Рябчиков А.И. Эффекты дальнодействия в ионно-имплантированных металлических материалах // Томск: Изд-во НТЛ, 2004, 328 с.

59. Лаврентьев В.И., Погребняк А.Д. Прикладные аспекты высокодозовой ионной имплантации металлов // Физика и химия обработки материалов, 1997, №6, с.5-15.

60. Kluge A., Langguth К, Ochsner R., et al. A comparison of the wear behavior of Ag, В, C, N, Pb, and Sn implanted1 steels with 1,5% to 18% chromium. // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res., 1989, B.39, p. 531 534.

61. Коротаев А.Д., Тюменцев A.H. Аморфизация металлов методами ионной имплантации и ионного перемешивания // Известия ВУЗов. Физика, 1994, №8, с.3-30.

62. Комаров Ф.Ф., Наумович А.И., Симонов A.B., Ширяев С.Ю. Модификация структуры и трибологических свойств a-Ti имплантацией атомов отдачи углерода // Поверхность. Физика, химия, механика. 1987. №3. С. 105 — 111.

63. Эристави Б.Г., , Диасамидзе Э:М., Диканосидзе Р.Н., Майсуридзе Н.И., Кутелия Э.Р., Джалабадзе Н.В., Сичинава A.B. Поведение углерода, имплантированного в поликристаллический титан // Поверхность. Физика, химия, механика. 1994. №10/11. С. 103 109.

64. Копылов A.A.,, Стяжкин В.А., Палеева С.Я., Векслер Ю:Г., Пандеров А.Н. Свойства титановых лопаток компрессора турбины с имплантированным нитридным покрытием // ФизХОМ. 1999. №2. С. 65 68.

65. Бахарев О.Г., Погребняк А.Д., Базылъ Е.А., Соколов С.В. Исследование эффекта дальнодействия при высокодозной ионной имплантации в металлы // Металлофизика новейшие технологии. 1999. Т. 21. С. 61 — 70.

66. Гордеев Г.В., Гусева М.И и др. Имплантация ионов азота в сталь 12Ч18Н10Т в условиях механического нагружения // Атомная энергия. 1990. Т. 68. Вып. 3. С. 210-211

67. Владимиров Б.Г., Гусева М.И., Звонков С.А., Щавелин В.М. Изменение микрогеометрии, микротвердости и коэффициента трения нержавеющей стали после облучения ионами средних энергий // Поверхность. Физика, химия, механика. 1986. №5. С. 137-141.

68. Гусева М.И., Гордеева Г.М., и др. Глубокое азотирование мартенситной стали и титанового сплава при имплантационно-плазменной обработке // Металлы. 2000. №2. С. 106 111.

69. Раджабов Т.Д., Багдасарян А.С. Изменение поверхностной микротвердости и- износостойкости сплава титана в результате ионного азотирования // Поверхность. Физика, химия, механика. 1986. № 11. С. 104 -111.

70. Чекин В.Е., Боброва М.К., Шелякин Л.Б. Анализ поверхности деформированных образцов бронзы, подвергнутых ионному облучению // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 1999. №9: С. 45-49.

71. Sangeeta Srivastav, Amitabh Jain, Kanjilal D. Improvement of adhesion of TiN coatings on stainless steel substrates by high energy heavy ion irradiation' // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. (B). 1995. V.101. P. 400 405.

72. Weber Т., Verhoeven J., Saris F.W., Osipowicz Т., Munz W.P. Surface treatment by low energy metal ion irradiation // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. (B). 1995. V.106. P.l 59 164.

73. Гусева М.И., Гордеева Г.М., Мартыненко Ю.В., Атаманов М.В., Неумоин В.Е., Смыслов A.M. Имплантационно-плазменная- обработка мартенситной стали и титанового сплава // ФизХОМ. 1999. №2. С. 11 — 16.

74. Полищенко К.Н., Поворознюк С.Н., Вершинин Г.А. Влияние условий ионно-лучевого воздействия на структуру и свойства твердых сплавов // Поверхность. Физика, химия, механика. 1995. №4. С. 114 — 116.

75. Гусева М.И. Технологические аспекты ионной имплантации в металлах // Металлы. 1993. №3. С.141 149.

76. Майснер Л.Л., Сивоха В.П., Шаркеев Ю.П., Кульков G.H., Гриценко Б-Hi Пластическая деформация и разрушение ионно-модифицированного сплава Ni50Ti40Zr 1 О с эффектом памяти: формы на мезо ^ макроуровнях // ЖТФ. 2000; Т.70. Вып. V. С. 32 36.

77. Шулов B.A., Ночовная H.A., Рябчиков А.И., Пайкин А.Г. Усталостная прочность металлов и сплавов подвергнутых ионно-лучевой обработке // ФизХОМ. 2004. №4. С. 17 26.

78. Mendez J., Violath P., Denamot M.F., et al: Ion implantation effect on'fatigue crack formation in steels //Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. (В); 1987. V.19/20. P. 232-237.

79. Владимиров Б.Г., Гусева М.И., Иванов СМ., Терентьев В.Ф., Федоров А.В., Степанчиков В.А. Повышение циклической прочности.металлов и сплавов методом ионной имплантации//Поверхность. Физика, химия, механика. 1982. №7. С. 139-147.

80. Yamamoto A., Tsubakino Hi, Ando M., Terasawa M., Mitamura T. Effects of ion-implantation with nitrogen ion on microstructure in deformed iron // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. (В).1997. V.121. P. 275 278.

81. Гусева М.И., Смыслов А:М. Эффект дальнодействия при имплантации ионов В и С в титановый сплав // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и-нейтронные исследования. 2000. №6. С.68 — 71.'

82. Хмелевская B.C. Неравновесные состояния в твердом* теле // Учебное пособие по курсу «Физика конденсированных сред». Обнинск 2004. С. 156.

83. Хмелевская B.C., Богданов Н.Ю. Радиационно-индуцированные превращения. в сплавах Гейслера при высокодозном ионном облучении // Письма в ЖТФ, 2008, том 34, вып.23, С. 33 38.

84. Никитин А:В., Баранов М.А., Серебрянников Э.А., Баянкин В.Я. Влияние скорости набора дозы при облучении ионами металлоидов на состав, структуру и свойства матрицы Fe-Cr // Физика и химия обработки материалов. 2002. №3. С. 5-8.

85. Трапезников В.А., Шабанова И.Н., Баянкин В.Я., Иноземцев A.A., Коряковцев A.C., Андрейченко И.Л., Гусева М.И., Коршунов С.Н. Способ повышения прочности деталей работающих при импульсном давлении. Патент №2235147, Б.И. 27.08.2004.

86. Гусев В.М., Бушаров Н.П., Нафтулин С.М., Проничев A.M. Ионный-ускоритель ИЛУ на 100 кэВ-с сепарацией ионов по массе // ПТЭ. 1969. №4. С. 19-25.

87. Моисеев В.Н. Конструкционные титановые сплавы в современном машиностроении // МиТОМ. 2004. №3. С. 23 29.

88. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1977. 648 с.

89. Канунникова О.М., Гилъмутдинов Ф.З., Кожевников В.И., Трапезников В.А. Методы фотоэлектронных исследований неорганических материалов. Ижевск: Изд-во Удм. ун-та, 1995. 392 с.

90. Избранные методы исследования в металловедении. / Под ред. Хунгера ГМ М.: Металлургия, 1985. Гл. 4 - 8.

91. Нефедов В.И., Черепин В.Т. Физические методы исследования' поверхности твердых тел. М.: Наука, 1983. 296 с.

92. Нефедов В.Н Реитгеноэлектронная спектроскопия химических соединений: Справочник. М.: Химия, 1984.256 с.

93. Фридрихов Б.А. Энергоанализаторы и монохроматоры для электронной спектроскопии. JL: Изд-во Ленингр.ун.-та, 1978. 158 с.

94. Афанасьев В.П., Явор С.Я. Электростатические энергоанализаторы для пучков заряженных частиц. М.: Наука, 1978. 224 с.

95. Вакуумная техника. Справочник. / Под ред. Фролова Е.С., Минайчева В.Е. М.: Машиностроение, 1985. 359 с.

96. УэстонДж. Техника сверхвысокого вакуума. М.: Мир, 1988. 365 с.

97. Еловиков С. С. Оже-электронная спектроскопия // Соровский образовательный журнал. 2001. Том 7. №2. С. 82 — 88:

98. Энгелъ Л., Клингеле Г. Растровая электронная микроскопия. Разрушение.s

99. Справочное издание. М.: Металлургия, 1986. 232 с.

100. Уманский Я.С., Скоков Ю.А., Иванов А.Н., Расторгуев Л.Н. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. М.: Металлургия, 1982. 632 с.

101. Быков П.В., Воробьев В.Л., Баянкин В.Я. Изменение механических свойств стали Ст.Зсп после облучения ионами азота и аргона // Химическая физика и мезоскопия. Том 10. №3. С. 320 324.

102. Armous D.G. Ion implantation in metals and application // Vacuum. 1987. V.37. №5/6. P. 423 427.

103. Дроздов А.Ю, Баранов M.А., Баянкин В.Я. Исследование эволюции микротрещины в модельных металлах при ионной имплантации. Компьютерный эксперимент. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2004, №5, С. 76 80.

104. Обработка поверхности и надежность материалов. / Под ред. Бурке Дж, Вайса Ф. -М.: Мир, 1984. 192 с.109.' Олейникова Л Д. Единицы физических величин в энергетике. М.: Энергоатомиздат, 1983. 232 с.

105. Распыление-твердых тел ионной бомбардировкой. Вып. I. Физическое распыление одноэлементных твердых тел./ Под ред: Бериша Р. — М.: Мир, 1984. 336 с.

106. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой. Вып.П. Распыление сплавов и соединений, распыление под действием электронов и нейтронов, рельеф поверхности./ Под ред. Бериша PI — M.: Мир, 1986. 488 с.

107. Быков П.В., Воробьёв В.Л., Баянкин В.Я., Коршунов С.Н. Влияние скорости набора дозы при облучении ионами марганца на формирование состава поверхностных слоев и изменение механических свойств углеродистой стали // МиТОМ, 2010 (принята в печать).

108. Баранов М.А., Баянкин В.Я. Влияние плотности потока металлоидов на формирование состава ионно-имплантированных слоев системы Fe-Cr // Вестник ННГУ. 1998. С. 25 39.

109. Терентьев В.Ф. К вопросу о пределе выносливости металлических материалов. // МиТОМ. 2004. №6. С. 22 28.

110. Гегузин Я.Е., Кривоглаз М.А. Движение макроскопических включений в твердых телах. М.: Металлургия. 1971. 377 с.