Изменение текстуры деформированной меди при воздействии холодной плазмы воздуха

Исследованы изменения микроструктуры и текстуры образцов меди М1 после пластической деформации прокаткой и воздействия низкотемпературной неравновесной плазмы высокочастотного емкостного разряда, возбуждаемого на частоте f = 5,28 МГц в воздухе при низком давлении (p ~ 1 Торр). Методом металлографического анализа показано, что изменения микроструктуры незначительны. Размер зерна не изменяется; улучшается визуализация структуры, повышается четкость выявления границ зерен после металлографического травления. Результаты рентгеноструктурного анализа свидетельствуют о том, что воздействие плазмы приводит к изменению относительной интенсивности интерференционных линий рентгенограммы. После деформации превалирующей является ориентировка á011ñ, что характерно для текстуры прокатки меди. Воздействие плазмы в течение 5 мин приводит к повышению интенсивности линий (200), (220) и (311). При обработке в течение 10 мин относительная интенсивность линий также незначительно возрастает. Параметр кристаллической решетки после воздействия плазмы не изменяется. Установлено, что изменение интенсивности линий рентгенограммы не связано с действием микронапряжений, изменением размеров блоков когерентного рассеяния. Значение отношения sinq₍₂₀₀₎/sinq₍₁₁₁₎ = 1,15 свидетельствует о том, что дефекты упаковки в процессе воздействия не образуются. Рентгеновские эффекты при воздействии плазмы аналогичны наблюдаемым при отпуске деформированных металлов, когда основные ориентировки текстуры деформации или сохраняются на уровне деформированного металла, или усиливаются. При воздействии плазмы реализуется начальный процесс релаксации напряжений, связанный с перемещением атомов на расстояния, меньшие межатомных, когда кристаллическая решетка совершенствуется. Основной причиной изменений являются напряжения 3-го рода, обусловленные смещениями атомов из положений равновесия.

1. Review of the Cold Atmospheric Plasma Technology Application in Food, Disinfection, and Textiles: A Way Forward for Achieving Circular Economy / R. R. Reema [et al.] // Frontiers in Physics. 2022. Vol. 10. https://doi.org/10.3389/fphy.2022.942952.

2. Cold Atmospheric Plasma: A Powerful Tool for Modern Medicine / D. Braný [et al.] // International Journal of Molecular Sciences. 2020. Vol. 21, Nо 8. P. 2932. https:// doi.org/10.3390/ijms21082932.

3. Влияние режимов воздействия плазмы высокочастотного емкостного разряда на стимуляцию всхожести и фитосанитарное состояние семян / И. И. Филатова, В. В. Ажаронок, С. В. Гончарик [и др.] // Журнал прикладной спектроскопии. 2014. Т. 81, № 2. С. 256–262.

4. Zendehnam, A. Employing Cold Atmospheric Plasma (Ar, He) on Ag thin Film and their Influences on Surface Morphology and Anti‑Bacterial Activity of Silver Films for Water Treatment / A. Zendehnam, J. Ghasemi, A. Zendehnam // International Nano Letters. 2018. No 8. P. 157–164. https://doi.org/10.1007/s40089-018-0240-8.

5. Amini, A. Changes of the TiO2 thin Film Electro-Optical Properties in the Ar and N2 Glow Discharge Plasma due to Effects of the Electric Field in Plasma's Sheath / A. Amini, M. S. Zakerhamidi, S. Khorram // Physica B: Condensed Matter. 2021. Vol. 612. P. 41282. https://doi.org/10.1016/j.physb.2021.412820

6. Surface Modification of ZnMgAl-Coated Steel by Dielectric-Barrier Discharge Plasma / S. Knust, [et al.] // RSC Advances. 2019. Vol. 9, No 60. P. 35077–35088. https://doi.org/10.1039/c9ra07378g.

7. The Effect of Low Temperature Nonequilibrium Air Plasma on the Structure and Properties of Copper and Chromium Electrodeposited Coatings / А. G. Anisovich, [et al.] // International Journal of Research Studies in Science, Engineering and technology. 2016. No 2. P. 42–49.

8. Трансформация структуры гальванического покрытия меди после воздействия плазмы тлеющего разряда / А. Г. Анисович [и др.] // Электронная обработка материалов. 2019. Т. 55. № 5. С. 31–37. https://doi.org/10.5281/zenodo.3522287.

9. Григорьев, А. Я. Физика и микрогеометрия технических поверхностей / А. Я. Григорьев. Минск: Беларусская навука, 2016. 247 с.

10. Изменение структуры поверхности гальванических покрытий при воздействии холодной плазмы воздуха / А. Г. Анисович [и др.] // Литье и металлургия. 2019. № 2. С. 85–91. https://doi.org/10.21122/1683-6065-2019-2-85-91.

11. Липский, А. Э. Оптимальные режимы упрочняющей обработки рабочих поверхностей инструментов из быстрорежущих сталей на основе способа их модифицирования потоком низкоэнергетической плазмы / А. Э. Липский // Вестник Белорусско-Российского университета. 2007. № 4. C. 64–71.

12. Барвинок, В. А. Влияние низкоэнергетической плазменной обработки на физико-механические свойства и структуру алюминия и его сплавов / В. А. Барвинок, А. В. Рясный // Вестник Самарского государственного технического университета. Сер. Физико-математические науки. 2009. Т. 19, № 2. С. 193–199.

13. Plasma defect – engineering of bulk oxygen – deficient zirconia / B. Dashtbozorg [et al.] / Acta Materialia. 2024. Vol. 262. P. 119457. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2023.119457.

14. Plasmas and Acoustic Waves to Pattern the Nanostructure and Chemistry of thin Films / V. Rico [et al.] // Acta Materialia. 2023. Vol. 255. Art. 119058. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2023.119058.

15. Bukharov, S. N. Tribotechnical Characteristics of Friction Polymer Composites / S. N. Bukharov, A. G. Anisovich, I. I. Filatova // Journal of Friction and Wear. 2021. Vol. 42, No 3. P. 139–145. https://doi.org/10.3103/s106836662103003x.

16. Лайнер, Д. И. Способ построения нормированных обратных полюсных фигур / Д. И. Лайнер, А. И. Радишевский, И. А. Комарова // Кристаллография. 1974. Т. 19, № 5. С. 942–945.

17. Трансформация структуры меди под воздействием неравновесной низкотемпературной плазмы воздуха / В. В. Ажаронок [и др.] // Инженерно-физический журнал. 2013. Т. 86, № 4. С. 731–738.

18. Вассерман, Г. Текстуры металлических материалов / Г. Вассерман, И. Гревен. М.: Металлургия, 1969. 654 с.

19. Русаков, А. А. Рентгенография металлов /А. А. Русаков. М.: Атомиздат, 1977. 480 с.

20. Изменение ориентировок текстуры электролитического никеля при обработке холодной плазмой воздуха / А. Г. Анисович [и др.] // Литье и металлургия. 2019. № 4. С. 107–114. https://doi.org/10.21122/1683-6065-2019-4-107-114.

21. Анисович, А. Г. Закономерности процессов структурообразования и термодинамический аспект организации структуры металлов при нестационарных энергетических воздействиях: дис. д-ра физ.-мат. наук: 01.04.07; 01.04.14 / Анисович А. Г. Минск, 2005.

22. Ван Бюрен, К. Х. Дефекты в кристаллах / К. Х. Ван Бюрен. М.: Изд-во иностранной лит., 1962. 610 с.

23. Тофпенец, Р. Л. Разупрочняющие процессы в стареющих сплавах / Р. Л. Тофпенец. Минск: Наука и техника, 1979. 183 с.

24. Анисович, А. Г. Особенности релаксационного процесса в металлах при импульсных воздействиях / А. Г. Анисович // Весці НАН Беларуси. Сер. фіз.-тэхн. навук. 2015. № 1. С. 16–21.

25. Анисович, А. Г. Изменение напряженного состояния медных сплавов под воздействием холодной плазмы воздуха / А. Г. Анисович, И. И. Филатова, С. В. Гончарик // Инженерно-физический журнал. 2020. Т. 93, № 6. С. 1637–1644.

26. Жернов, А. П. Влияние композиции изотопов на фононные моды. Статические атомные смещения в кристаллах / А. П. Жернов, А. В. Инюшкин // Успехи физических наук. 2001. Т. 171, № 8. С. 827–854. https://doi.org/10.3367/UFNr.0171.200108b.0827.

27. Peng, F. Modulated Fluctuation of atomic Displacement in a Crystal with a Single Impurity / F. Peng // Physica B: Condensed Matter. 2006. Vol. 373, No 2. 194–197. https://doi.org/10.1016/j.physb.2005.11.166.

28. Cayron, C. Continuous Atomic Displacements and Lattice Distortion During fcc–bcc Martensitic Transformation / C. Cayron // Acta Materialia. 2015. Vol. 96. P. 189–202. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.06.010.

29. Михайлов, Ю. Н. Длинноволновые статические смещения атомов в сплавах γ – FeNi / Ю. Н. Михайлов, С. Ф. Дубинин // Физика твердого тела. 2004. Т. 46, вып. 12. С. 2113–2118.

30. Анисович, А. Г. Изменение напряженного состояния электролитического никеля при воздействии плазмы / А. Г. Анисович // Журнал Белорусского государственного университета. Физика. 2021. № 1. С. 82–89. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2021-1-82-89.

31. Хадиров, И. Г. Температура Дебая и статические смещения атомов в нестехиометрическом карбиде титана TiC0,70 / И. Г. Хадиров, А. С. Парпиев // Альтернативная энергетика и экология. 2010. Т. 85, № 5. С. 31–34.