Обобщен опыт исследований физических эффектов в диссипативных структурах методами обработки изображений. в том числе с применением преобразования Фурье. Исследованы диссипативные структуры в аморфных и нанокристаллических пленках. Рассмотрено моделирование процессов взрывной кристаллизации и формирующихся атомных структур. Предназначена для специалистов в области материаловедения и физики конденсированного состояния. Может быть полезна аспирантам и студентам, интересующимся электронной микроскопией.

Методами дифференциальной сканирующей калориметрии, рентгеновской дифрактометрии, а также про¬свечивающей и растровой электронной микроскопии исследованы фазовые превращения и стабильность струк¬туры легированного цирконием ультрамелкозернистого сплава системы Al-Mg-Li при нагреве. Установлено, что при повышении температуры в сплаве формируются частицы S-фазы двух типов, отличающиеся структурой кри¬сталлической решетки. Показана важная роль S-фазы в обеспечении высокой термической стабильности ультрамелкозернистой структуры, полученной методами интенсивной пластической деформации.

Различными физико-химическими методами, включая дифференциальный термический анализ, термогравиметрию, газовую хромотографию, оптическую и электронную микроскопию, изучено поведение наноразмерного порошка алюминия при смешении с пластифицированным нитроэфирами полимером. Определены перспективные способы предварительной химической обработки, обеспечивающие сохранность свойств порошка при длительном хранении и неизменность его свойств в составах энергетических материалов.

В книге дается изложение теории фазовых превращений в твердых растворах и ее приложений к проблеме формирования кристаллической структуры упорядоченных фаз замещения и внедрения и субструктуры гетерофазных сплавов. Важное место в книге занимает сопоставление результатов теоретического анализа и данных рентгеноструктурного, нейтронноструктурного и элетронномикроскопического экспериментов. В частности, рассматривается проблема расшифровки картин электронной микродифракции с помощью метода статических концентрационных волн, проблема габитуса и формы выделений новой фазы, их ориентационные соотношения и пространственное расположение. Подробно разбирается доменный механизм и морфология модулированных структур в распадающихся твердых растворах.

Представлены результаты исследований эволюции дефектной субструктуры и фазовых превращений в процессе деформации прокаткой и кручением под давлением хромоникелевой стали 17Cr-14Ni-2Mo. показано, что формирование наноструктурных состояний осуществляется в процессе взаимодействия полос локализации деформации с микрополосовыми двойниковыми структурами. Обсуждаются механизмы деформации и переориентации кристаллической решетки при формировании указанных выше состояний и возможные механизмы фазовых превращений в процессе больших пластических деформаций исследуемой стали.

Методами рентгеноструктурного анализа и растровой электронной микроскопии установлено, что в поликристаллическом сплаве Pd3Fe при фазовом переходе А1 — L1 2 с увеличением степени дальнего атомного порядка происходит увеличение параметра кристаллической решетки и полных среднеквадратичных смещений, уменьшение микроискажений кристаллической решетки, уменьшение доли специальных границ в зернограничном ансамбле и увеличение доли двойниковых границ в спектре специальных границ, что приводит к увеличению степени текстурированности.

Методами просвечивающей электронной микроскопии проведены исследования влияния легирования водородом на рост и распределение по размерам элементов зеренно-субзеренной субмикрокристаллической структуры сплава Ti-6Al-4V в интервале температур 673-973 К. Изучена кинетика и определены значения энергии активации роста элементов зеренно-субзеренной структуры сплава при свободном отжиге и в условиях растяжения. Установлено активизирующее влияние деформации и диффузии водорода на миграцию границ зерен и рост элементов зеренно-субзеренной субмикрокристаллической структуры.

Методом магнетронного осаждения получены нанокомпозитные покрытия на основе аморфного углерода, легированного титаном, никелем и хромом. Методами просвечивающей и растровой электронной микроскопии, рентгеноструктурного фазового анализа исследованы особенности микроструктуры и фазового состава указанных покрытий. Показано, что структура покрытий представлена наноразмерными частицами TiC и NiCr, находящимися в аморфной углеродной матрице. Рассматриваемые покрытия на подложке из титанового сплава повышают микротвердость в ~7 раз (до 14 ГПа) и снижают более чем в 2 раза (до мю0.2) коэффициент трения. Обсуждаются физические причины повышения твердости и снижения коэффициента трения, а также перспективы модифицирования фазового состава нанокомпозитных покрытий на основе аморфного углерода и возможности использования полученных покрытий на изделиях из титановых сплавов.

Методами просвечивающей и растровой электронной микроскопии в сплаве V-4Ti-4Cr-(C, N, О) с дисперсным (наноразмерными частицами оксикарбонитридной фазы) упрочнением проведено исследование дефектной субструктуры и особенностей разрушения после деформации методом активного растяжения при температурах 20 и 800 °С. Показано, что важными особенностями деформации при повышенной температуре являются, во-первых, активизация зернограничных механизмов деформации и разрушения, во-вторых, явление локализации деформации с переориентацией кристаллической решетки. Обсуждаются причины этих особенностей.

В пособии рассмотрены физические основы электронно-микроскопического, рентгеноструктурного, спектрального, микрорентгеноспектрального, магнитного, акустического методов контроля структуры материалов и качества изготовленных из них деталей. Проанализированы методы выполнения исследований, приведены требования, предъявляемые к объектам исследований. Описаны принципы действия и устройство приборов, используемых для реализации методов, в том числе растрового и трансмиссионного электронного микроскопов, туннельного микроскопа, приборов спектрального, магнитного и акустического контроля. Для студентов и преподавателей технических вузов.

Настоящее издание - второй выпуск книги «Нанотехнологии в электронике», вышедшей несколько лет назад. Каждую из частей книги представляет группа авторов, активно развивающих данное направление в Национальном исследовательском университете «МИЭТ». Коллектив авторов старался осуществить частичную преемственность материала, содержащегося в первом выпуске, однако структура книги существенно изменилась: группировка статей по условным разделам (теоретико-экспериментальные работы, методы исследований, технологии, приборы и устройства) представляется более правильной с точки зрения понимания общего направления работ в МИЭТ. Каждая из работ представляет собой законченный научный труд обзорного или обобщающего характера, либо является частью оригинальных исследований, полученных в последние 3-5 лет. Книга представляет интерес для специалистов, аспирантов и студентов, работающих в области нанотехнологии и смежных областях.

Проведено сравнительное исследование структурных состояний, формирующихся в ОЦК сплавах на основе V и Mo-Re после больших пластических деформаций кручением на наковальнях Бриджмена и прокатной при комнатной температуре. Методами просвечивающие электронной микроскопии определены количественных параметры зеренной и дефектной структуры. Показано, что характерной особенностью исследованных материалов является формирование после больших степеней деформации двухуровневых структурных состояний - субмикрозерен размерами не более 200 нм с высокоугловыми границами, фрагментированных на нанокристаллы размерами от 5 до 20 нм с малоугловыми разориентировками.

Фазовый состав, тонкая структура интерметаллических покрытий исследована методами электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа. Показано, что интерметаллид Ni3Al является основной фазой покрытия для всех исследованных образцов. Ионная имплантация покрытия ионами алюминия и бора приводит к изменению параметра решетки, параметра дальнего атомного порядка, изменению внутренних упругих напряжений, размеров зерен и типа дислокационной структуры.

Дана характеристика металлов, их наиболее важных свойств. Рассмотрены основные типы и параметры дефектов кристаллической структуры металлов и сплавов, условия их возникновения и удаления. Показано, как эти дефекты влияют на различные свойства металлов, как можно предупредить или изменить это влияние. Описаны созданные к настоящему времени методы прямого микроскопического наблюдения дефектов различного типа, их косвенной регистрации. Доктор физико-математических наук А. Л. Суворов - специалист в области физики радиационного дефектообразования и микроскопического исследования дефектов в металлах, автор многих работ на эту тему.

В учебном пособии представлена современная научная информация о возможностях атомно-силовой и электронной сканирующей микроскопии. Приведены характерные особенности методик атомно-силовой микроскопии, которые позволяют получать дополнительную информацию о ее свойствах. В частности рассмотрены режим фазового контраста, метод Зонда Кельвина, метод латеральных сил. Рассмотрены принцип работы электронного сканирующего микроскопа и примеры реализации различных методик для исследования микроскопических объектов электролитического происхождения. В частности, продемонстрированы методические приемы получения изображений, позволяющие однозначно идентифицировать габитус микрокристаллов, а также способы получения изображений из внутренних поверхностей полостей микрокристаллов.

Обобщены и систематизированы обширные данные, полученные при электронно-микроскопических исследованиях различных сталей и сплавов. В теоретической части изложены методы подготовки реплик и фольг для исследования микроструктуры, неметаллических включений, изломов и защитных покрытий на ПЭМ. Изложены особенности и возможности растровой электронной микроскопии (РЭМ). Даны методические указания по расчету электронограмм. Иллюстративный материал включает электронные микрофотографии структуры сталей и сплавов различного класса и назначения (более 50 марок), неметаллических включений, защитных покрытий и микрофрактограммы с изломов литого и деформированного метала после разрушения при различных температурах с расшифровкой фазового состава и указанием свойств. Для инженерно-технических работников металлургической, машиностроительной, судостроительной и других отраслей промышленности, занимающихся исследованиями качества металла.

С применением методов рентгеноструктурного анализа, растровой и просвечивающей электронной микроскопии проведено исследование особенностей микроструктуры порошка тантала в зависимости от интенсивности механической активации. Количественно аттестованы параметры зеренно-субзеренной и дефектной структуры. Обсуждаются особенности и механизмы формирования высокодефектных структурных состояний и их влияние на параметры микротвердости.

Монография посвящена рассмотрению методов растровой электронной микроскопии (РЭМ) применительно к нанотехнологиям и включает не только исследование характеристик различных наноматериалов, наноструктур и нанообъектов, но и технологию их изготовления in situ. В книге под редакцией известных ученых собраны статьи и обзоры видных специалистов в областях, относящихся к нанотехнологиям. Рассмотрены различные типы РЭМ, включая просвечивающие микроскопы с высоким разрешением, рентгеновский микроанализ, новейшие методы получения изображения посредством обратно рассеянных электронов, а также методы электронной криомикроскопии для исследования биообъектов. Использование РЭМ включает изучение наночастиц, нанопроволок, нанотрубок, трехмерных наноструктур, квантовых точек, магнитных наноматериалов, фотонных кристаллов и биологических наноструктур. Книга предназначена не только для широкого круга практических специалистов в сфере нанотехнологий, но может быть использована также студентами вузов и разработчиками новых типов растровых электронных микроскопов.

Представлены современные достижения в теории и эксперименте метода дифракции электронов в 4D пространственно-временном континууме. Даны основы классической газовой электронографии, в том числе высокотемпературной, на основе понятия поверхности потенциальной энергии. Введение развертки во времени в дифракционные методы с использованием пикосекундных и фемтосекундных электронных диагностирующих импульсов, синхронизированных с импульсами возбуждающего лазерного возбуждения, позволило разработать методы сверхбыстрой электронной кристаллографии, дифракции рентгеновских лучей с временным разрешением и динамической просвечивающей электронной микроскопии, томографии молекулярного состояния. Становится возможной визуализация переходных процессов при фотовозбуждении свободных молекул и биологических обьектов, анализ процессов на поверхности и в наноструктурах. Для широкого круга читателей, студентов, аспирантов, научных работников, интересующихся проблемами структуры и динамики наноматериалов, строением вещества.

В рамках концепции создания многокомпонентных нанокомпозитных покрытий, предполагающей одновременное зарождение островков различных взаимно нерастворимых или малорастворимых фаз при самоорганизации микроструктуры в процессе синтеза, разработаны и получены покрытия системы Al-Cr-Si-Ti-Cu-N. С применением методов рентгеноструктурного анализа, растровой и просвечивающей электронной микроскопии проведено комплексное исследование влияния режимов ионно-плазменного синтеза на особенности микроструктуры, микротвердость, элементный и фазовый состав изучаемых покрытий. Обсуждаются пути оптимизации режимов получения многокомпонентных нанокомпозитных покрытий указанной выше системы.

Методами оптической, просвечивающей и растровой электронной микроскопии, а также рентгеновской дифракции изучена структура поверхностного слоя высокопрочной стали 30ХГСН2А, модифицированной ионно-лучевой обработкой, и структура по всему поперечному сечению образца толщиной 1 мм. Проведены испытания на статическое и циклическое растяжение образцов без и после обработки ионным пучком Zr+, выявившие увеличение усталостной долговечности в результате применения указанного способа модификации. Проанализированы различия в характере деформационного поведения образцов и изменения их механических свойств. Обсуждаются причины повышения усталостной долговечности облученных образцов с учетом произошедших структурных изменений.

Описаны основные методики электронно-микроскопических исследований. Даны практические рекомендации по приготовлению фольг для трансмиссионной электронной микроскопии, интерпретации электродифракции. Приведены электронные микрофотографии структур подповерхностных слоев при трении. Приведены эталонные микроэлектронограммы ГЦК, ОЦК и гексагональных решеток с различными осями зон. Представлены таблицы данных о кристаллических решетках и межплоскостных расстояния различных интерметаллидов, встречающихся в сплавах цветных металлов. Справочник предназначен для научных и инженерно-технических работников, специализирующихся в области физического металловедения, может быть использован аспирантами и студентами вузов.

Описаны результаты исследования зеренно-субзеренной структуры (ЗСС) образцов субмикрокристаллического (СМК) никеля, подвергнутого низкотемпературному отжигу с помощью сканирующей туннельной микроскопии (СТМ). Представлены распределения ЗСС по размерам и оценка неравновесности границ зерен. Показана высокая эффективность метода СТМ для количественной характеристики эволюции ЗСС СМК простых металлов, полученных методом интенсивной пластической деформации и подвергнутых низкотемпературному отжигу.

Приведены результаты экспериментальных исследований формирования и эволюции градиентных структурно-фазовых состояний и дефектной субструктуры сталей и сплавов, подвергнутых ударному нагружению, прокатке, сварке. высокотемпературной цементации, мало- и многоцикловой усталости с обработкой токовыми импульсами. электронно-лучевой обработке, закалке из расплава. Методами оптической, растровой и просвечивающей электронной микроскопии выполнен анализ зеренной и тонкой дефектной структуры и дислокационных субструктур при таких видах воздействия, получены количественные зависимости параметров градиентных структурно-фазовых состояний от расстояния до поверхности обработки. Обсуждены возможные механизмы и природа формирования таких состояний. Книга предназначена для научных и инженерно-технических работников научно-исследовательских институтов, заводских лабораторий, специализирующихся в областях физики конденсированного состояния, металловедения и термической обработки металлов и сплавов и может быть полезна преподавателям, аспирантам и студентам вузов соответствующих специальностей.

Третье издание (второе - в 1962 г.) переработано и дополнено материалами, отражающими современные достижения науки. В первом томе изложены методики современного металловедческого анализа: микроскопического, электронно-микроскопического, рентгеноструктурного, микрорентгеноспектрального. Оже-спектрографии, мессбауэровского и других способов исследования строения металлов и сплавов. Приведены основные положения статистической обработки экспериментальных результатов. Для инженерно-технических и научных работников предприятий, лабораторий и научно-исследовательских организаций различных отраслей промышленности.

Растровые и просвечивающие электронные микроскопы стали незаменимыми приборами для исследований в материаловедении, полупроводниковой промышленности, нанотехнологиях, а также в биологии и медицине. В данной монографии излагается введение в теорию и современную практику электронной микроскопии. Книга предназначена для студентов старших курсов, которые хотели бы углубить свои знания об основных физических принципах микроскопии, для молодых специалистов, которые пользуются электронными микроскопами, а также для преподавателей вузов и исследователей.