Opori-osveshenia.ru

Опоры освещения
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Диффузионный отжиг по английски

Диффузионный отжиг по английски

Отжиг — У этого термина существуют и другие значения, см. Отжиг (значения). Отжиг вид термической обработки металлов и сплавов, заключающийся в нагреве до определённой температуры, выдержке и последующем, обычно медленном, охлаждении. При отжиге… … Википедия

отжиг — термическая обработка материалов (например, металлов, полупроводников, стёкол), заключающаяся в нагреве до определенной температуры, выдержке и медленном охлаждении. Цель улучшение структуры и обрабатываемости, снятие внутренних напряжений… … Энциклопедический словарь

Отжиг — вид термической обработки (См. Термическая обработка)металлов и сплавов, главным образом сталей и чугунов, заключающийся в нагреве до определённой температуры, выдержке и последующем, обычно медленном, охлаждении. При О. осуществляются… … Большая советская энциклопедия

гомогенизация — диффузионный отжиг … Cловарь химических синонимов I

Жаропрочные сплавы — Схема турбореактивного двигателя. Детали последних ступеней компрессора высокого давления и детали турбины изготавливаются из жаропрочных сплавов на никелевой основе. Жаропрочные сплавы металлические материалы, обладающие высоким… … Википедия

ЖЕЛЕЗА СПЛАВЫ — металлич. системы, одним из компонентов к рых (как правило, преобладающим) служит железо. Различают сплавы железа с углеродом (нелегир. и легир. чугуны и стали), сплавы с особыми физ. хим. св вами и ферросплавы. Система железо углерод. Наиб.… … Химическая энциклопедия

Алюминиевый сплав — Протравленный слиток алюминиевого сплава … Википедия

ВАКУУМНАЯ ТЕХНИКА — получение, измерение и применение давлений порядка тысячной нормального атмосферного давления и более низких. Вакуумная техника, методы которой когда то не выходили за пределы научной лаборатории, в настоящее время применяется во многих отраслях… … Энциклопедия Кольера

ЛЕГИРОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ — дозированное введение в полупроводник примесей или структурных дефектов с целью изменения их электрич. свойств. Наиб. распространено примесное Л. п. Электрич. свойства легированных полупроводников зависят от природы и концентрации вводимых… … Физическая энциклопедия

ПОЛЗУЧЕСТЬ МАТЕРИАЛОВ — медленная непрерывная пластич. деформация тв. тела под воздействием постоянной нагрузки или механич. напряжения. П. м. в той или иной мере подвержены все тв. тела как кристаллические, так и аморфные, подвергнутые любому виду нагружений. П. м.… … Физическая энциклопедия

Диффузионный отжиг по английски

диффузионный отжиг — гомогенизация … Cловарь химических синонимов I

Отжиг — У этого термина существуют и другие значения, см. Отжиг (значения). Отжиг вид термической обработки металлов и сплавов, заключающийся в нагреве до определённой температуры, выдержке и последующем, обычно медленном, охлаждении. При отжиге… … Википедия

отжиг — термическая обработка материалов (например, металлов, полупроводников, стёкол), заключающаяся в нагреве до определенной температуры, выдержке и медленном охлаждении. Цель улучшение структуры и обрабатываемости, снятие внутренних напряжений… … Энциклопедический словарь

Отжиг — вид термической обработки (См. Термическая обработка)металлов и сплавов, главным образом сталей и чугунов, заключающийся в нагреве до определённой температуры, выдержке и последующем, обычно медленном, охлаждении. При О. осуществляются… … Большая советская энциклопедия

гомогенизация — диффузионный отжиг … Cловарь химических синонимов I

Жаропрочные сплавы — Схема турбореактивного двигателя. Детали последних ступеней компрессора высокого давления и детали турбины изготавливаются из жаропрочных сплавов на никелевой основе. Жаропрочные сплавы металлические материалы, обладающие высоким… … Википедия

ЖЕЛЕЗА СПЛАВЫ — металлич. системы, одним из компонентов к рых (как правило, преобладающим) служит железо. Различают сплавы железа с углеродом (нелегир. и легир. чугуны и стали), сплавы с особыми физ. хим. св вами и ферросплавы. Система железо углерод. Наиб.… … Химическая энциклопедия

Алюминиевый сплав — Протравленный слиток алюминиевого сплава … Википедия

ВАКУУМНАЯ ТЕХНИКА — получение, измерение и применение давлений порядка тысячной нормального атмосферного давления и более низких. Вакуумная техника, методы которой когда то не выходили за пределы научной лаборатории, в настоящее время применяется во многих отраслях… … Энциклопедия Кольера

ЛЕГИРОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ — дозированное введение в полупроводник примесей или структурных дефектов с целью изменения их электрич. свойств. Наиб. распространено примесное Л. п. Электрич. свойства легированных полупроводников зависят от природы и концентрации вводимых… … Физическая энциклопедия

ПОЛЗУЧЕСТЬ МАТЕРИАЛОВ — медленная непрерывная пластич. деформация тв. тела под воздействием постоянной нагрузки или механич. напряжения. П. м. в той или иной мере подвержены все тв. тела как кристаллические, так и аморфные, подвергнутые любому виду нагружений. П. м.… … Физическая энциклопедия

Диффузионный отжиг по английски

диффузионный отжиг — гомогенизация … Cловарь химических синонимов I

Отжиг — У этого термина существуют и другие значения, см. Отжиг (значения). Отжиг вид термической обработки металлов и сплавов, заключающийся в нагреве до определённой температуры, выдержке и последующем, обычно медленном, охлаждении. При отжиге… … Википедия

отжиг — термическая обработка материалов (например, металлов, полупроводников, стёкол), заключающаяся в нагреве до определенной температуры, выдержке и медленном охлаждении. Цель улучшение структуры и обрабатываемости, снятие внутренних напряжений… … Энциклопедический словарь

Отжиг — вид термической обработки (См. Термическая обработка)металлов и сплавов, главным образом сталей и чугунов, заключающийся в нагреве до определённой температуры, выдержке и последующем, обычно медленном, охлаждении. При О. осуществляются… … Большая советская энциклопедия

гомогенизация — диффузионный отжиг … Cловарь химических синонимов I

Жаропрочные сплавы — Схема турбореактивного двигателя. Детали последних ступеней компрессора высокого давления и детали турбины изготавливаются из жаропрочных сплавов на никелевой основе. Жаропрочные сплавы металлические материалы, обладающие высоким… … Википедия

ЖЕЛЕЗА СПЛАВЫ — металлич. системы, одним из компонентов к рых (как правило, преобладающим) служит железо. Различают сплавы железа с углеродом (нелегир. и легир. чугуны и стали), сплавы с особыми физ. хим. св вами и ферросплавы. Система железо углерод. Наиб.… … Химическая энциклопедия

Алюминиевый сплав — Протравленный слиток алюминиевого сплава … Википедия

ВАКУУМНАЯ ТЕХНИКА — получение, измерение и применение давлений порядка тысячной нормального атмосферного давления и более низких. Вакуумная техника, методы которой когда то не выходили за пределы научной лаборатории, в настоящее время применяется во многих отраслях… … Энциклопедия Кольера

Читайте так же:
Электрик с обучением вакансии

ЛЕГИРОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ — дозированное введение в полупроводник примесей или структурных дефектов с целью изменения их электрич. свойств. Наиб. распространено примесное Л. п. Электрич. свойства легированных полупроводников зависят от природы и концентрации вводимых… … Физическая энциклопедия

ПОЛЗУЧЕСТЬ МАТЕРИАЛОВ — медленная непрерывная пластич. деформация тв. тела под воздействием постоянной нагрузки или механич. напряжения. П. м. в той или иной мере подвержены все тв. тела как кристаллические, так и аморфные, подвергнутые любому виду нагружений. П. м.… … Физическая энциклопедия

Диффузионный (гомогенизирующий) отжиг

Диффузионный отжиг состоит в нагреве до температур, значительно превосходящих критические точки, и продолжительной выдержке; используется для литого материала, обеспечивает получение равновесной структуры. Диффузионный отжиг приводит к достижению более однородных свойств по объёму изделия и особенно улучшению механических свойств в поперечном (по отношению к прокатке) направлении. В необходимых случаях для предотвращения обезуглероживания стали производят отжиг в защитных атмосферах. При диффузионном отжиге идут следующие процессы:

1. выравнивание химического состава до равновесного;

2. растворение избыточных фаз;

3. выделение фаз из пересыщенного твердого раствора — особый случай — гетерогенизация во время гомогенизации, наблюдается в алюминиевых сплавах, содержащих хром, цирконий и скандий;

5. образование и рост пор.

Рекристаллизационный отжиг[править | править вики-текст]

Рекристаллизационный отжиг — нагрев до температуры на 100—200 °C выше температуры рекристаллизации, выдержка и последующее охлаждение. Вследствие процесса рекристаллизации происходит снятие наклепа, и свойства металла соответствуют равновесному состоянию.

20. В чем сущность и цель процесса нормализации?

Нормализация. Термическую операцию, при которой сталь нагревают до температуры на 30-50°С выше верхних критических точек Ас3 и Аcm, затем выдерживают при этой температуре и охлаждают на спокойном воздухе, называют нормализацией (см. рис. 40). При нормализации уменьшаются внутренние напряжения, происходит перекристаллизация стали, измельчающая крупнозернистую структуру металла сварных швов, отливок или поковок.
Нормализация стали по сравнению с отжигом является более коротким процессом термической обработки, а, следовательно, и более производительным. Поэтому углеродистые и низколегированные стали подвергают, как правило, не отжигу, а нормализации.
С повышением содержания углерода в. Стали увеличивается различие в свойствах между отожженной и нормализованной сталью. Для сталей, содержащих до 0,2% углерода, предпочтительнее нормализация. Для сталей, содержащих 0,3-0,4% углерода, при нормализации по сравнению с отжигом существенно увеличивается твердость, что необходимо учитывать. Поэтому нормализация не всегда может заменить отжиг.
Сплавы после нормализации приобретают мелкозернистую структуру и несколько большую прочность и твердость, чем при отжиге. Нормализацию применяют для исправления крупнозернистой структуры, улучшения обрабатываемости стали резанием, улучшения структуры перед закалкой. В заэвтектоидной стали нормализация устраняет сетку вторичного цементита.

21.Что такое отпуск закаленной стали, в чем его сущность?

Закаленная сталь обладает высокой твердостью, но при этом повышенной хрупкостью. Кроме того, в закаливаемой детали развиваются высокие внутренние напряжения.

Неорганические материалы, 2019, T. 55, № 12, стр. 1274-1279

Исследована диффузия ионов Fe 2+ в поликристаллическом CVD-ZnSe в процессе высокотемпературного отжига (900–1100°С) в разных атмосферах. Определены эффективные коэффициенты диффузии Fe 2+ в CVD-ZnSe, рассчитаны значения энергии активации. Выявлены особенности процесса легирования в парах Zn, приводящие к увеличению на порядок скорости диффузии железа по сравнению с отжигом в Ar и Se. Обсуждается влияние условий отжига на механизмы диффузии ионов железа.

ВВЕДЕНИЕ

Кристаллы Fe 2+ :ZnSe используются в качестве активных сред лазеров среднего ИК-диапазона (4–5 мкм). В последние несколько лет активно развиваются разнообразные способы получения оптических элементов Fe 2+ :ZnSe с заданной геометрией распределения концентрации легирующих ионов, в основе которых лежат диффузионные процессы Fe 2+ в матрице ZnSe [1–4].

Имеющиеся в литературе сведения о коэффициентах диффузии ионов Fe 2+ в ZnSe не дают полного представления о закономерностях процесса и не могут быть использованы для выбора условий диффузионного легирования, поскольку часть исследований проводилась на монокристаллических образцах ZnSe [5–7], а данные для поликристаллов имеются лишь для узкого температурного интервала 950–1000°С [8, 9]. Более того, как было показано на кристаллах состава Cr 2+ :ZnSe, отжиг в парах матричных компонентов оказывает значимое влияние на профиль распределения вводимого элемента [10, 11]. Подобные данные для Fe 2+ :ZnSe к настоящему времени в литературе не обнаружены.

Целью работы явилось исследование диффузии ионов Fe 2+ в поликристаллическом селениде цинка, полученном методом химического осаждения из газовой фазы (CVD-ZnSe), в температурном интервале 900–1100°С при отжиге в разных атмосферах (Ar, Se, Zn).

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Для проведения экспериментов использовали поликристаллический CVD-ZnSe. Заготовки ZnSe вырезали из части пластины с однородной микроструктурой (размер зерна 37 ± 4 мкм) в форме параллелепипедов 15 × 10.5 × 3 мм. Противоположные плоскости образцов были механически отполированы алмазным порошком, промыты ацетоном и дистиллированной водой. Затем на одну из сторон методом электронно-лучевого испарения наносили металлическую пленку железа толщиной

Для отжига в инертной атмосфере образцы помещали в кварцевые ампулы, которые вакуумировали до остаточного давления

0.1 Па и затем пятикратно промывали Ar квалификации “ос. ч.”. Перед отпайкой давление Ar составляло 0.21–0.26 атм, при нагреве до температур отжига это значение повышалось до 1 атм. Для легирования в парах матричных компонентов использовали ампулы с перетяжкой. В одной части помещали образцы, в другой – навески Zn или Se, подобранные таким образом, чтобы давление паров при заданной температуре составляло 1 атм. Диффузионные отжиги проводили в лабораторной электропечи сопротивления СНОЛ 6/12 в интервале температур 900–1100°С. Стабильность температуры в рабочем пространстве печи в установившемся режиме поддерживалась на уровне ±2°С. Используя данные исследований по рекристаллизации Fe 2+ :ZnSe в процессе высокотемпературного отжига [12], время обработки (240–262 ч) подбирали таким образом, чтобы диффузионная длина была много меньше среднего размера зерна после высокотемпературной обработки. В этом случае доля объемной диффузии внутрь зерна в общем потоке являлась преобладающей по сравнению с диффузией по границам зерен. После отжига образцы охлаждали в режиме выключенной печи, затем извлекали из ампул и подвергали механическому полированию.

Читайте так же:
Чертеж трубогиба для профильной трубы скачать бесплатно

Спектры пропускания образцов Fe 2+ :ZnSe регистрировали на ИК-Фурье-спектрометре Tenzor-27 (Bruker). Используя данные о сечении поглощения ионов Fe 2+ на длине волны 3.1 мкм [13], определяли среднюю эффективную концентрацию ионов железа [Fe 2+ ]эф в легированных материалах, расчет проводился с учетом общей толщины образца.

Концентрационные профили железа определяли на основе данных об изменении оптического поглощения ионов Fe 2+ в направлении диффузионного потока. Для этого из легированных образцов вырезались плоскопараллельные пластинки размером 10 × 3 и толщиной 2 мм в плоскости, продольной направлению диффузионного потока. Пластинки полировали с обеих сторон алмазным порошком. Далее проводили сканирование пластины с помощью остросфокусированного пучка излучения Cr 2+ :ZnSe-лазера на длине волны 2620 нм, ширина на полувысоте которого равнялась 20 нм, с одновременной регистрацией прошедшего излучения. Диаметр сканирующего пучка и величина шага при сканировании составляли 40 и 50 мкм соответственно. Средняя мощность зондирующего пучка излучения составляла 100 ± ± 0.5 мВт. Пластинки Fe 2+ :ZnSe перемещали в направлении, перпендикулярном зондирующему пучку, при помощи моторизованного линейного транслятора. Калориметрический измеритель мощности GentecSolo 2, подключенный к компьютеру, регистрировал мощность излучения на выходе из образца. Результаты измерений пересчитывались в оптическое пропускание образца в зависимости от координаты. Для расчета концентрации легирующих ионов использовалось значение сечения поглощения ионов Fe 2+ в ZnSe [14, 15].

Аппроксимация полученных зависимостей проводилась с помощью уравнений, представляющих собой решение второго закона Фика для разных граничных условий:

– диффузии из постоянного источника в полубесконечное пространство

– диффузии из тонкой пленки в неограниченное пространство

Следует отметить, что определяемое значение D представляет собой эффективный коэффициент диффузии ионов Fe 2+ , поскольку диффузионный фронт в поликристаллических материалах складывается из двух потоков: по границам зерен и в объеме зерна.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В спектрах пропускания всех образцов, подвергнутых диффузионному отжигу, присутствовала широкая полоса поглощения ионов Fe 2+ с максимумом интенсивности в области 3 мкм (рис. 1). Выявлено, что отжиг в парах Zn приводит к снижению количества оптически активного железа в CVD-ZnSe при температурах отжига до 1000°С. На рис. 1а видно, что при одинаковых параметрах диффузионного легирования (950°С, 262 ч) интенсивность полосы Fe 2+ в образцах, отожженных в парах Zn, значительно меньше, чем у Fe 2+ :ZnSe, легированного в Se и Ar. Эффективная концентрация ионов железа [Fe 2+ ]эф имела наибольшее значение после легирования в инертной атмосфере Ar – 4.2 × 10 18 ат./см 3 (950°С, 262 ч). При отжиге в парах Zn при тех же условиях количество оптически активных ионов снижалось – [Fe 2+ ]эф = 1.6 × 10 18 ат./см 3 . Подобный эффект наблюдался ранее в поликристаллах Cr 2+ :ZnSe и Fe 2+ :ZnSe, обработанных в парах Zn при температуре 1000°С в течение 2 суток [16]. После обработки в парах селена [Fe 2+ ]эф = 3.1 × × 10 18 ат./см 3 . С повышением температуры максимальное значение эффективной концентрации Fe 2+ достигалось при проведении диффузионного отжига в парах Zn (рис. 1б).

Рис. 1.

Спектры пропускания образцов Fe 2+ :ZnSe, легированных в разных атмосферах (Ar, Zn, Se): а – 950°С, 262 ч; б – 1050°С, 240 ч.

Профили распределения концентрации ионов Fe 2+ по глубине образцов Fe 2+ :ZnSe приведены на рис. 2. После легирования при температуре 1000°С в парах Zn глубина диффузии была максимальной (более 1 мм) по сравнению с атмосферами Ar (650 мкм) и Se (380 мкм). Такая тенденция наблюдалась во всем исследованном температурном интервале. С повышением температуры отжига в Zn до 1100°С (время выдержки 240 ч) толщина диффузионного слоя составила 2.2 мм. Этот результат сопоставим со скоростью диффузии в условиях горячего изостатического прессования, проводимого при температуре 1250°С в течение 151 ч [17].

Рис. 2.

Профили распределения концентрации ионов Fe 2+ в образцах Fe 2+ :ZnSe, легированных в разных атмосферах (Ar, Zn, Se) при температуре 1000°С, 240 ч.

На отожженном в парах Se образце Fe 2+ :ZnSe, где изначально наносили пленку железа только с одной стороны, получен двухсторонний концентрационный профиль. По всей видимости, в результате гетерогенной реакции Feтв + 1/2Se2 г → → FeSeтв образуется селенид железа, обладающий значительным давлением насыщенного пара. Таким образом, происходит дополнительное легирование открытых поверхностей селенида цинка железом через газовую фазу. Для проверки этого предположения в ампулу одновременно с образцом, на поверхность которого была нанесена пленка Fe, помещали образец без пленки. После отжига в образце сравнения также появлялась полоса поглощения ионов Fe 2+ .

На рис. 3а, 3б показаны диффузионные профили образцов Fe 2+ :ZnSe, отожженных при разных значениях температур в атмосферах Ar (900–1050°С) и Zn (900–1000°С). Для указанных температурных интервалов экспериментальные зависимости хорошо описываются уравнениями диффузии из неограниченного источника. С ростом температур диффузионного отжига в Zn до 1050–1100°С характер распределения Fe 2+ менялся (рис. 3в). В этом случае для аппроксимации экспериментальных значений использовалась модель диффузии из тонкой пленки.

Рис. 3.

Диффузионные профили ионов Fe 2+ в образцах Fe 2+ :ZnSe, легированных в разных атмосферах: а – Ar, 900–1050°С; б – Zn, 900–1000°С; в – Zn, 1050–1100°С.

Из полученных кривых были найдены значения эффективных коэффициентов диффузии ионов железа D и C. Скорость диффузии ионов Fe 2+ в ZnSe при легировании в парах Zn оказалась на порядок выше, чем в Ar и Se. При температуре отжига 1000°С в Zn коэффициент диффузии Fe 2+ в ZnSe составил 2.5 × 10 –9 см 2 /с, в Ar – 4.4 × × 10 –10 см 2 /с, в парах Se значение было минимальным – 1.0 × 10 –10 см 2 /с. Наряду с этим полученные величины C при отжиге в парах Zn (900–1000°С) были меньше, чем в атмосфере Ar. При температуре 1000°С концентрация Fe 2+ в приповерхностном слое образца составляла 1.3 × 10 19 и 1.8 × 10 19 ат./см 3 для атмосфер Zn и Ar соответственно. После отжига в Se C = 0.9 × 10 19 ат./см 3 .

Читайте так же:
Комбинированная трубка для интубации трахеи

Увеличение коэффициента диффузии ионов Fe 2+ при отжиге в парах Zn может быть обусловлено сменой решеточного механизма переноса диффундирующих атомов. Во время легирования ZnSe в атмосфере Ar преимущественно реализуется вакансионный механизм диффузии. При легировании в парах Zn концентрация вакансий в катионной подрешетке уменьшается, в результате может преобладать другой механизм диффузии, например, междоузельный. Более высокое значение C, полученное после легирования в Ar, связано с изменением растворимости железа в ZnSe в зависимости от атмосферы, в которой проводится отжиг. При наличии свободных вакансий цинка в решетке ZnSe растворимость железа повышается [18]. Cнижение C в образцах Fe 2+ :ZnSe, отожженных в парах Se, вызвано уменьшением количества источника допанта на поверхности вследствие образования FeSe.

Изменение механизма диффузии Fe при отжиге в разных атмосферах подтверждается полученными значениями энергии активации Ea, которые были рассчитаны из температурных зависимостей коэффициентов диффузии, построенных в координатах Аррениуса (рис. 4). При отжиге в атмосфере Ar (900–1100°С) эта величина составила 131 ± 16 кДж/моль, что в пределах погрешности совпадает с ранее опубликованными данными для поликристаллического ZnSe [10]. Проведение диффузии в парах Se (900–1050°С) подразумевает повышение доли вакансионного механизма в общем потоке диффузии, значение энергии активации увеличилось до 162 ± 19 кДж/моль. При отжиге в парах Zn за счет преобладания диффузии межузельных атомов Fe скорость диффузии заметно растет, а энергия активации этого процесса снижается до 85 ± 10 кДж/моль.

Рис. 4.

Температурные зависимости коэффициентов диффузии Fe 2+ в CVD-ZnSe при отжиге в атмосферах Ar, Zn и Se, построенные в координатах Аррениуса.

Увеличение скорости диффузии Fe 2+ при легировании в парах Zn может быть также обусловлено влиянием диффузионного потока по границам зерен, что в большей мере должно проявляться при относительно низких температурах и небольшой длительности эксперимента. Это подтверждается результатами, полученными после отжига с малым временем выдержки (72 ч) при температуре 975°С (рис. 5). Форма концентрационного профиля характерна для диффузии, протекающей в поликристалле, − наблюдается зернограничный “хвост” [19–21]. Такие профили плохо аппроксимируются выбранными в работе уравнениями диффузии. Ранее было показано, что обработка в парах Zn подавляет рост кристаллитов Fe 2+ :ZnSe (950–1000°С), формируется более развитая сетка границ зерен по сравнению с легированием в Ar и Se [12, 22]. Таким образом, можно полагать, что при коротком отжиге в парах Zn имеет место зернограничная диффузия.

Рис. 5.

Профиль распределения концентрации ионов Fe 2+ в образце Fe 2+ :ZnSe, легированном в атмосфере Zn при температуре 975°С, 72 ч.

Косвенным подтверждением этого может являться снижение эффективной концентрации ионов Fe 2+ в образцах Fe 2+ :ZnSe, легированных в парах Zn при температурах ниже 1000°С. Находясь в граничной области, железо может иметь другую степень окисления, что не регистрируется используемыми в работе методами в рассматриваемом диапазоне оптического спектра.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследовано влияние условий диффузионного отжига на процесс легирования поликристаллического CVD-ZnSe ионами Fe 2+ . Выявлено, что отжиг в атмосфере Zn ускоряет процессы диффузии Fe 2+ в ZnSe во всем исследованном интервале температур 900–1100°С. Это может быть связано как со сменой объемного механизма диффузии по вакансиям на диффузию межузельных атомов, так и с увеличением вклада диффузионного потока по границам зерен вследствие снижения скорости рекристаллизации CVD-ZnSe в присутствии избыточного Zn. Максимальная глубина диффузии железа (2.2 мм) достигнута при температуре отжига 1100°С, проводившегося в атмосфере Zn в течение 240 ч.

Определены основные параметры диффузии ионов Fe 2+ в CVD-ZnSe при отжигах в разных атмосферах: в аргоне D = 9.6 × 10 –5 см 2 /с, Ea = 131 ± ± 16 кДж/моль (900–1100°C); в цинке D = 7.5 × × 10 –6 см 2 /с, Ea = 85 ± 10 кДж/моль (950–1100°C); в селене D = 5.2 × 10 –4 см 2 /с, Ea = 162 ± 19 кДж/моль (900–1050°C).

Что такое отжиг? [7 видов процесса отжига]

Отжигом называется процесс нагрева металла или сплава до соответствующей температуры в течение определенного периода времени, а затем медленного охлаждения (как правило, с охлаждением печи) называется отжигом.

Суть отжига заключается в превращении перлита после нагрева стали в аустенит. После отжига структура стали близка к равновесной.

Но в чем цель отжига и какие типы отжига бывают? Давайте рассмотрим эти вопросы более подробно.

Цель отжига:

  1. Уменьшить твердость стали, улучшить пластичность, облегчить механическую обработку и обработку холодной деформацией;
  2. Химический состав и организация однородной стали, рафинирование зерна, для улучшения характеристик стали или для подготовки к закалке;
  3. Устранение внутреннего напряжения и технологическая закалка для предотвращения деформации и растрескивания.

Отжиг и нормализация в основном используются для подготовительной термической обработки.

Для деталей с низким напряжением и низкой производительностью в качестве окончательной термической обработки также можно использовать отжиг и нормализацию.

Классификация методов отжига:

В зависимости от температуры нагрева, обычно используемый метод отжига подразделяется на:

Отжиг с рекристаллизацией фазовых изменений выше критической температуры (Ac1 или Ac3):

  • Полный отжиг;
  • Диффузионный отжиг;
  • Неполный отжиг;
  • Сферификационный отжиг.

Отжиг ниже критической температуры (Ac1 или Ac3):

  • Рекристаллизационный отжиг;
  • Отжиг под напряжением.

7 типов процесса отжига:

Полный отжиг

Нагрев стали выше Ac3 20

30 ℃, сохранение тепла в течение некоторого времени после медленного охлаждения (вместе с печью), чтобы приблизиться к балансу процесса термообработки (полной аустенизации).

Читайте так же:
Кабель канал минимальный размер

Общий отжиг в основном используется для доэвтектоидной стали (wc=0,3

0,6%), как правило, среднеуглеродистой стали и низко-, среднеуглеродистой легированной стали для литья, ковки и горячекатаных профилей, а также иногда используется в их сварных швах.

Низкоуглеродистая сталь имеет низкую твердость и плохо поддается механической обработке.

Когда гиперэвтектоидная сталь нагревается до аустенитного состояния выше Accm и медленно охлаждается отжигом, Fe3CII осаждается в сетке вдоль границы зерна, прочность, твердость, пластичность и вязкость стали значительно снижаются, что оставляет скрытую опасность для окончательной термической обработки.

Получение мелкого зерна, однородной структуры, устранение внутреннего напряжения, снижение твердости и улучшение показателей обработки стали.

Структура после полного отжига гиперэвтектоидной стали — F+P.

Для того чтобы повысить производительность в реальном производстве, детали вынимаются из печи для воздушного охлаждения при отжиге до температуры около 500 ℃.

Изотермический отжиг

Полный отжиг занимает много времени, особенно если аустенитная сталь более стабильна.

Если аустенитную сталь охладить до температуры немного ниже, чем температура Ar1, то это A — P, а затем охладить до комнатной температуры, что может значительно сократить время отжига. Такой метод отжига называется изотермическим отжигом.

Нагрейте сталь до температуры, превышающей Ac3 (или Ac1). После соответствующего времени сохранения тепла ее можно охладить до определенной температуры в области перлита, после чего аустенитное тело изменится на перлит, а затем процесс термообработки охлаждается до комнатной температуры.

То же самое, что и полный отжиг, изменение легче контролировать.

Подходит для стали с более стабильным A: высокоуглеродистая сталь (wc> 0,6%), легированная инструментальная сталь, высоколегированная сталь (> 10% легирующих элементов).

Изотермический отжиг также полезен для достижения равномерной организации и производительности.

Однако он не подходит для стальных деталей большого сечения и крупносерийных печей, поскольку при изотермическом отжиге нелегко достичь изотермической температуры внутренней или серийной заготовки.

Неполный отжиг

Нагрев стали до температуры Ac1

Accm. Процесс термообработки достигается путем медленного охлаждения после термоизоляции.

В основном данный метод используется для получения сферических перлитных структур для гиперэвтектической стали с целью устранения внутреннего напряжения, снижения твердости и улучшения обрабатываемости.

Сферификационный отжиг является разновидностью неполного отжига.

Сферификационный отжиг

Процесс термической обработки для сферификации карбида в стали с получением гранулированного перлита.

Нагрев до температуры, которая на 20

30 ℃ выше, чем Ac1, время выдержки не должно быть слишком долгим, обычно 2

4 часа. Обычно методом печного охлаждения, или изотермически около 20 ℃ ниже Ar1 в течение длительного времени.

В основном используется для эвтектоидной стали и гиперэвтектоидной стали, такой как углеродистая инструментальная сталь, легированная инструментальная сталь, подшипниковая сталь и т.д.

После прокатки и ковки гиперэвтектоидной стали, охлажденная воздухом структура представляет собой пластинчатый перлит и ретикулярный цементит. Такая структура твердая и хрупкая, ее не только трудно резать, но и легко деформировать и растрескивать в процессе последующей закалки.

При сферификационном отжиге получают глобулярный перлит. В глобулярном перлите науглероженное тело выглядит как сферическая частица, а дисперсия распределяется по ферритовой матрице. Сферический перлит имеет не только низкую твердость, но и удобен для механической обработки.

Кроме того, зерно аустенита нелегко сделать крупным при нагреве, а склонность к деформации и растрескиванию мала при охлаждении.

Если в эвтектической стали имеется сетчатый цементит, необходимо устранить процесс нормализации перед сферификационом отжиге.

Снизить твердость, получить однородную структуру, улучшить обрабатываемость для подготовки к закалке.

Существует много методов сферификационного отжига, в основном они включают:

A) Один процесс сферификационного отжига:

Нагрейте сталь до Ac1 более 20

30 ℃, сохранейте тепло в течение соответствующего времени, с медленным охлаждением печи. Требуется, чтобы исходная структура была мелкослоистым перлитом и не существовало сети науглероживания.

B) Изотермический сферификационный отжиг:

После теплоизоляции стали, вместе с печью охлаждается до температуры немного ниже Ar1 изотермический (обычно в Ar1 ниже 10

После изотермического отжига с медленным охлаждением печи до около 500 ℃ затем вынуть сталь для воздушного охлаждения.

Он имеет преимущества короткого периода, равномерной сфероидизации и легкого контроля качества.

C) Процесс возвратно-поступательного сферического отжига.

Диффузионный отжиг (равномерный отжиг)

Нагрейте слиток, отливку или ковочную заготовку до температуры, которая немного ниже линии твердой фазы, в течение длительного времени, затем медленно охладите, чтобы устранить неоднородность химического состава.

Для устранения дендритной сегрегации и региональной сегрегации в процессе затвердевания, для гомогенизации состава.

Температура диффузионного отжига очень высокая, обычно на 100

200 ℃ выше Ac3 или Accm, температура бетона зависит от степени сегрегации и марки стали.

Время сохранения тепла обычно составляет 10

После диффузионного отжига для доработки структуры необходим полный отжиг и нормализация.

Он применяется для некоторых высококачественных легированных сталей и сегрегации серьезных отливок и слитков из легированной стали.

Отжиг для снятия напряжения

Нагрев стали до определенной температуры ниже Ac1 (обычно 500

650 ℃), изоляция, а затем охлаждение с помощью печи. Температура отжига под напряжением ниже, чем у A1, поэтому отжиг под напряжением не вызывает структурных изменений.

Устранение остаточного внутреннего напряжения.

Рекристаллизационный отжиг

Рекристаллизационный отжиг также известен как промежуточный отжиг.

Он заключается в нагреве холодной деформированной стали до температуры рекристаллизации и поддержания соответствующего времени, чтобы зерна деформации могли быть изменены в однородные и равные осевые зерна для устранения закалки и остаточного напряжения.

Для возникновения рекристаллизации необходимо сначала провести определенную холодную пластическую деформацию, а затем нагреть сталь до температуры выше определенной.

Минимальная температура для рекристаллизации называется самой низкой температурой рекристаллизации.

Самая низкая температура рекристаллизации общих металлических материалов составляет:

T рекристаллизации = 0,4T расплава.

Температура нагрева рекристаллизационного отжига должна быть выше самой низкой температуры рекристаллизации на 100

200 ℃ (минимальная температура рекристаллизации стали составляет около 450 ℃).

Медленное охлаждение после надлежащего сохранения тепла.

Читайте так же:
Масло для цепи бензопилы какое использовать штиль

Как выбрать метод отжига

Выбор метода отжига обычно осуществляется по следующим принципам:

  1. Для различных сталей гипоэвтектоидной структуры обычно выбирают полный отжиг. Чтобы сократить время отжига, можно использовать изотермический отжиг.
  2. Сферификационный отжиг обычно используется в гиперэвтектоидной стали. Когда запрос не высок, отжиг можно не проводить. Инструментальная сталь, подшипниковая сталь часто подвергается сферификационному отжигу; Прессованные и штампованные детали из низкоуглеродистой или среднеуглеродистой стали иногда подвергаются сферификационному отжигу;
  3. Для устранения технологического упрочнения может использоваться рекристаллизационный отжиг;
  4. Для устранения внутреннего напряжения, вызванного различными видами обработки, может быть использован отжиг под напряжением;
  5. Для того чтобы улучшить неоднородность структуры и химического состава высококачественной легированной стали, часто используется диффузионный отжиг.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!

Поставщик Microsoft QIO

Поставщик Microsoft QIO включен в каждой рабочей области Quantum.

  • Издатель: Майкрософт
  • Идентификатор поставщика: microsoft

Поставщик Microsoft QIO делает доступными следующие целевые объекты:

Сравнение целевых объектов

В следующей таблице выполнено краткое сравнение доступных целевых объектов:

  • Обычно выполняет имитацию отжига при решении задач жесткости на пересеченных ландшафтах
  • Хорошо подходит при решении задач Изинга
  • Выпуклые ландшафты
  • Мы рекомендуем отжиг популяции как для разреженных, так и для плотных графов.
  • Алгоритм может оказаться непригодным для проблем с ограничениями, предусматривающих большие штрафы.
  • Ландшафт оптимизации имеет высокие и тонкие препятствия
  • Из-за больших издержек этот метод удобен при решении небольших задач жесткости
  • Алгоритм подходит для ландшафтов с грубой оптимизацией, где моделирование отжига или поиск с запретами может вернуть широкий набор решений.
  • Выпуклые ландшафты, задачи высокой плотности, задачи QUBO.

Сравнение ППВМ и ЦП

Для некоторых решателей мы предлагаем две версии: версия без меток, которая выполняется на традиционных ЦП и версия с метками для ППВМ. В следующей таблице приведены преимущества и недостатки использования решателей ППВМ:

  • Решатели ППВМ выполняются на хорошо оптимизированном оборудовании, которое позволяет использовать алгоритмы с высокой степенью параллельных вычислений. Этот эффект может обеспечить значительное увеличение производительности при сравнении решателей для ЦП и ППВМ.
  • Решатели для ППВМ используют представление памяти с большим сжатием. Это означает, что проблемы с большим количеством условий в решателе для ЦП могут завершиться сбоем вследствие нехватки памяти, но по-прежнему нормально работать в реализации того же решателя для ППВМ.
  • Решатели Microsoft для ППВМ поддерживают до 65 535 переменных. Это строгое ограничение.
  • Для достижения наилучшей производительности решатели ППВМ используют 32-разрядные операции с плавающей запятой. По этой причине точность вычислений решателя для ППВМ немного меньше, чем в других решателях для ЦП.

Доступность ППВМ в регионах

Решатели на базе ППВМ доступны только в ограниченном наборе регионов Azure. При создании рабочей области Azure Quantum можно увидеть, доступны ли целевые объекты ППВМ в выбранном регионе, в колонке поставщика Microsoft QIO на экране Создать. Для регионов, где доступны решатели для ППВМ, в списке доступных целевых объектов будет отображаться Симуляция отжига ППВМ.

Для существующих рабочих областей можно проверить колонку "Поставщики". Нажмите кнопку Изменить, чтобы просмотреть свой номер SKU Microsoft QIO. Если ваша рабочая область находится в регионе, где доступны решатели ППВМ, в списке целевых объектов будет отображаться "Имитация отжига ППВМ".

Рекомендации для решателей ППВМ

Решатели для ППВМ используют те же параметры, что и соответствующие решатели для ЦП. Однако для достижения наилучшей производительности следует настраивать параметры решателей для ППВМ, а не напрямую использовать параметры решателей для ЦП. Например, в решателях ППВМ создано около 200 параллельных конвейеров, и каждый конвейер может обрабатывать один перезапуск, поэтому число перезапусков решателя для ППВМ должно быть не менее 200.

Решателям ППВМ требуется время для инициализации, которое может составлять большой процент от времени обработки небольших задач. Если с помощью решателя ЦП задачу можно решить в течение нескольких секунд, то вы, вероятно, не увидите заметных преимуществ в производительности при переходе на решатель ППВМ. Рекомендуется использовать решатели для ППВМ, если время выполнения на ЦП составляет не менее нескольких минут.

Наиболее актуальные сведения о ценах для Microsoft QIO вы можете найти на вкладке "Поставщики" своей рабочей области на портале Azure или на странице цен для Azure Quantum.

Ограничения и квоты

Актуальные сведения о различных ограничениях для каждой ценовой категории (SKU) Microsoft QIO см. в статье об ограничениях и квотах подписок Azure.

Общие рекомендации для решателей Microsoft QIO

Ниже приведены некоторые детали, которые следует учитывать при использовании решателей QIO, и действия, которые можно предпринять для повышения производительности в некоторых случаях. Обратите внимание, что к решателям других поставщиков могут применяться другие требования и рекомендации. Приведенная здесь рекомендация относится к условиям, представляющим вашу задачу и функцию затрат. Помните, что элемент состоит из коэффициента $c$ и набора индексов $$.

Удалите коэффициенты, превышающие лимит точности вычислений:

Если коэффициент от наибольшего до наименьшего больше $2^<64>$, то элемент с небольшим коэффициентом, вероятно, не будет учитываться, и его следует удалить. Иными словами, следует удалить все элементы с коэффициентами $|c_i| < frac><2^<64>>$.

Объедините дубликаты элементов:

При автоматическом создании элементов возможно появление дубликатов, то есть элементов, содержащих одинаковые наборы переменных/индексов решения. Недопущение появления дубликатов повышает производительность решателя за счет сокращения числа обрабатываемых элементов.

Несколько элементов с одинаковым набором переменных следует объединить в один, добавив коэффициенты. Например, $3 cdot x_2 x_4 x_1$ и $2 cdot x_1 x_4 x_2$ можно объединить в один элемент $5 cdot x_1 x_2 x_4$.

Используйте целочисленные коэффициенты:

По возможности следует использовать целочисленные коэффициенты, а не числа с плавающей запятой, так как это обеспечит повышение точности.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector