The 21 reference contexts in paper V. Tamila A., A. Parshuto A., N. Chekan M., В. Томило А., А. Паршуто А., Н. Чекан М. (2016) “Термоупругое состояние пленок оксида алюминия, полученных методом высоковольтного электрохимического оксидирования // Thermoelastic state of aluminum oxide films obtained by high voltage electrochemical oxidation” / spz:neicon:vestift:y:2015:i:1:p:22-30

  1. Start
    508
    Prefix
    ЧЕКАн ТЕРМОУПРУГОЕ СОСТОЯНИЕ ПЛЕНОК ОКСИДА АЛЮМИНИЯ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ОКСИДИРОВАНИЯ Физико-технический институт нАн Беларуси (Поступила в редакцию 05.09.2014) Введение. Анодные оксидные пленки формируются на легких цветных металлах методом электрохимического оксидирования для увеличения поверхностной твердости, износостойкости
    Exact
    [1]
    Suffix
    , коррозионной стойкости [2], формирования электроизоляционных и защитно-декоративных слоев [3], а также для придания термооптических свойств [4]. Несмотря на значительные достигнутые результаты по анодированию алюминия и его сплавов, остаются не решенными вопросы формирования толстых оксидных пленок с высоким качеством поверхности, как этого требует развитие современного производства печатных п
    (check this in PDF content)

  2. Start
    536
    Prefix
    ТЕРМОУПРУГОЕ СОСТОЯНИЕ ПЛЕНОК ОКСИДА АЛЮМИНИЯ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ОКСИДИРОВАНИЯ Физико-технический институт нАн Беларуси (Поступила в редакцию 05.09.2014) Введение. Анодные оксидные пленки формируются на легких цветных металлах методом электрохимического оксидирования для увеличения поверхностной твердости, износостойкости [1], коррозионной стойкости
    Exact
    [2]
    Suffix
    , формирования электроизоляционных и защитно-декоративных слоев [3], а также для придания термооптических свойств [4]. Несмотря на значительные достигнутые результаты по анодированию алюминия и его сплавов, остаются не решенными вопросы формирования толстых оксидных пленок с высоким качеством поверхности, как этого требует развитие современного производства печатных плат, подложек для светодиодн
    (check this in PDF content)

  3. Start
    603
    Prefix
    Анодные оксидные пленки формируются на легких цветных металлах методом электрохимического оксидирования для увеличения поверхностной твердости, износостойкости [1], коррозионной стойкости [2], формирования электроизоляционных и защитно-декоративных слоев
    Exact
    [3]
    Suffix
    , а также для придания термооптических свойств [4]. Несмотря на значительные достигнутые результаты по анодированию алюминия и его сплавов, остаются не решенными вопросы формирования толстых оксидных пленок с высоким качеством поверхности, как этого требует развитие современного производства печатных плат, подложек для светодиодной техники и ИК-нагревателей, устройств космической техники.
    (check this in PDF content)

  4. Start
    653
    Prefix
    Анодные оксидные пленки формируются на легких цветных металлах методом электрохимического оксидирования для увеличения поверхностной твердости, износостойкости [1], коррозионной стойкости [2], формирования электроизоляционных и защитно-декоративных слоев [3], а также для придания термооптических свойств
    Exact
    [4]
    Suffix
    . Несмотря на значительные достигнутые результаты по анодированию алюминия и его сплавов, остаются не решенными вопросы формирования толстых оксидных пленок с высоким качеством поверхности, как этого требует развитие современного производства печатных плат, подложек для светодиодной техники и ИК-нагревателей, устройств космической техники.
    (check this in PDF content)

  5. Start
    1142
    Prefix
    , остаются не решенными вопросы формирования толстых оксидных пленок с высоким качеством поверхности, как этого требует развитие современного производства печатных плат, подложек для светодиодной техники и ИК-нагревателей, устройств космической техники. Оригинальный метод высоковольтного электрохимического оксидирования (ВВЭО), разработанный в Физико-техническом институте НАН Беларуси
    Exact
    [5–6]
    Suffix
    , позволяет решать многие из этих проблем. Дифференциальные тепловые нагрузки на систему алюминий-оксидный слой могут приводить к формированию сетки трещин и нарушению целостности изолирующей поверхности.
    (check this in PDF content)

  6. Start
    3741
    Prefix
    Модуль Юнга определялся путем нагружения двусторонне-анодированной алюминиевой пластины, закрепленной на шарнирно-подвижных опорах, расположенных на концах пластины, и подвергающейся действию сосредоточенной нагрузки в ее центре, по методике, описанной в
    Exact
    [7]
    Suffix
    . Микротвердость оксидной пленки определялась на приборе ПМТ-3 при нагрузке 50 г с выдержкой на индентор 15 с по стандартной методике в соответствии с ГОСТ 9450–76. Для определения КТР использовался специальный стенд (рис. 1) с чувствительным индикатором ИЧ-10МН 5 для измерения удлинения образца при его нагревании.
    (check this in PDF content)

  7. Start
    5106
    Prefix
    Для случая малого изгиба пластины в плоскости xy (величина прогиба много меньше расстояния между опорами) напряжение растяжения в верхней части пластины и напряжение сжатия в ее нижней части возможны только вдоль оси z и зависят от величины деформации в этом направлении, т. е. имеется только одна компонента тензора напряжения
    Exact
    [8]
    Suffix
    : s=eyy,yyE (1) где E – модуль Юнга. Значение данной компоненты определяет, насколько далеко отстоят элементы пластины от нейтральной плоскости (рис. 3). Если радиус кривизны R зависит от y, то деформация удлинения какого-либо фрагмента пластины dl, отстоящего на расстоянии x от нейтральной поверхности при деформации, составит dl′– dl, где dl′ – длина деформированного фрагмента.
    (check this in PDF content)

  8. Start
    9762
    Prefix
    Значение модуля упругости сильно зависит от плотности тока, при котором протекает анодирование, и для данных условий эксперимента находится в пределах 48–92 ГПа. Последнее согласуются с модулем Юнга аморфного оксида алюминия, полученного другими методами (в частности, анодным оксидированием (42 ГПа)
    Exact
    [9]
    Suffix
    или твердым анодированием (131 ГПа) [10]), и, как видно, занимают промежуточное положение для указанных двух методов. Интересно отметить, что значение Ef пленки может как превышать, так и быть меньше величины Es алюминиевого сплава, на котором она выращена.
    (check this in PDF content)

  9. Start
    9802
    Prefix
    Значение модуля упругости сильно зависит от плотности тока, при котором протекает анодирование, и для данных условий эксперимента находится в пределах 48–92 ГПа. Последнее согласуются с модулем Юнга аморфного оксида алюминия, полученного другими методами (в частности, анодным оксидированием (42 ГПа) [9] или твердым анодированием (131 ГПа)
    Exact
    [10]
    Suffix
    ), и, как видно, занимают промежуточное положение для указанных двух методов. Интересно отметить, что значение Ef пленки может как превышать, так и быть меньше величины Es алюминиевого сплава, на котором она выращена.
    (check this in PDF content)

  10. Start
    10785
    Prefix
    Она носит немонотонный характер, повышаясь от 48 ГПа при малой плотности тока до максимального значения 92 ГПа при плотности тока 1 А/дм2. Дальнейшее увеличение плотности тока приводит к плавному снижению Ef. Как было показано в
    Exact
    [5]
    Suffix
    , увеличение плотности тока свыше 3,5А/дм2 сопровождается появлением прожогов и часто приводит к разрушению оксидной пленки. При малых плотностях тока процесс оксидирования протекает медленно, толщина оксидной пленки ограничена 10 мкм.
    (check this in PDF content)

  11. Start
    11291
    Prefix
    Значения модуля Юнга коррелируют со значениями микротвердости, как показано на рис. 4. При этом с хорошей точностью выполняется соотношение Ef. = 12Hf. Следует отметить, что параметр H3/E2, описывающий сопротивление тонкопленочных материалов пластической деформации
    Exact
    [11]
    Suffix
    , для пленок оксида алюминия, выращенных методом ВВЭО, составляет 0,06. Это характеризует данный оксид как достаточно хрупкий материал, который не применяется в изделиях, подвергающихся значительным ударным нагрузкам.
    (check this in PDF content)

  12. Start
    13330
    Prefix
    Зависимость модуля Юнга и микротвердости оксидной пленки от плотности тока стемы при ее нагревании и компоненты деформации εхх и εуу равны между собой. Компоненты тензора напряжений σik и тензора деформаций εik (i, k = x, y, z) связаны между собой соотношением, приведенным в
    Exact
    [8]
    Suffix
    : 12 ikikik ll l E H n s= e+ d e n-n ∑, (22) где n – коэффициент Пуассона, dik – символ Кронекера. C учетом вышеуказанных условий для данного случая двуосной напряженной системы имеем . yy xx1xx E v s=s= e (23) Выражение (23) справедливо как для основы, так и для пленки при соответствующей подстановке модулей упругости сплава алюминия Es, vs и оксидно
    (check this in PDF content)

  13. Start
    16159
    Prefix
    В экспериментах по определению КТР оксидной пленки исследуемые образцы без пленки и с двухсторонней оксидной пленкой нагревались до 140 °С. В первом случае удлинение пластины размером 150 мм составило 420 мкм, что дает значение КТР, равное 23,2·10–6 K-1 и близкое к справочному значению 23,8·10–6 K-1
    Exact
    [12]
    Suffix
    . Нагрев пластины с двухсторонней пленкой такого же размера приводил к удлинению на 410 мкм по сравнению с начальным состоянием. Зная ранее определенные значения модуля Юнга основы и пленки, а также величины коэффициентов Пуассона для сплава алюминия и его оксида, взятые из [9], которые составляют 0,33 и 0,25 соответственно, по формуле (31) можно рассчитать КТР оксидной пленки.
    (check this in PDF content)

  14. Start
    16439
    Prefix
    Нагрев пластины с двухсторонней пленкой такого же размера приводил к удлинению на 410 мкм по сравнению с начальным состоянием. Зная ранее определенные значения модуля Юнга основы и пленки, а также величины коэффициентов Пуассона для сплава алюминия и его оксида, взятые из
    Exact
    [9]
    Suffix
    , которые составляют 0,33 и 0,25 соответственно, по формуле (31) можно рассчитать КТР оксидной пленки. Для пленки, полученной при плотности тока 1 А/дм2, КТР составил 11,4·10–6 K-1. Близкие значения КТР пленки, сформированной путем электрохимического оксидирования в водных растворах щавелевой 10,4·10–6 K-1 и серной кислот 13,0·10–6 K-1 при плотности тока 1,25 А/дм2, приводятся в [13,14] соответ
    (check this in PDF content)

  15. Start
    16825
    Prefix
    Близкие значения КТР пленки, сформированной путем электрохимического оксидирования в водных растворах щавелевой 10,4·10–6 K-1 и серной кислот 13,0·10–6 K-1 при плотности тока 1,25 А/дм2, приводятся в
    Exact
    [13,14]
    Suffix
    соответственно. Однако значение КТР для полученного аморфного оксида заметно отличается от КТР для сформированного методом микродугового оксидирования кристаллического оксида (смесь g- и a-фаз) и составляет 7,4·10–6 K-1 [15].
    (check this in PDF content)

  16. Start
    17061
    Prefix
    Однако значение КТР для полученного аморфного оксида заметно отличается от КТР для сформированного методом микродугового оксидирования кристаллического оксида (смесь g- и a-фаз) и составляет 7,4·10–6 K-1
    Exact
    [15]
    Suffix
    . Таким образом, метод ВВЭО по сравнению с другими способами оксидирования позволяет получать слои алюмооксидной керамики, для которой значение КТР в наименьшей степени отличается от КТР основы. Однако двукратное различие в КТР алюминиевой основы и оксида неизбежно будет приводить к возникновению сильных растягивающих напряжений в сформированной оксидной пленке при нагревании.
    (check this in PDF content)

  17. Start
    18407
    Prefix
    возникающее при деформации напряжение для имеющейся трещины длиной l, расположенной поперек действия силы и находящейся на достаточном удалении от границ пленки, превышает некоторый порог, определяемый уравнением /,c IcKls= (32) то будет наблюдаться дальнейший рост трещины. Значение параметра трещиностойкости для алюмооксидной керамики KIc = 3,5 МПа · м-1/2 взято из справочных данных
    Exact
    [16]
    Suffix
    . Критическое напряжение зависит от длины трещины. При рассмотрении сквозного трещинообразования минимальная длина трещины, способной к разрастанию, должна быть соизмерима с толщиной пленки l ~ h.
    (check this in PDF content)

  18. Start
    20271
    Prefix
    Высокая температура устойчивости оксидных пленок, выращенных на основе из сплава алюминия, может быть объяснена особенностями их структуры и, в первую очередь, наличием большого количества пор диаметром от 3 до 30 нм, составляющих порядка 10–40 %
    Exact
    [17]
    Suffix
    объема окисной пленки. Поры являются своеобразным демпфером термических напряжений и играют роль стопоров для распространяющихся трещин. Этот вывод согласуется с результатами [14], отражающими зависимость температуры начала образования трещин в оксиде от его пористости.
    (check this in PDF content)

  19. Start
    20452
    Prefix
    оксидных пленок, выращенных на основе из сплава алюминия, может быть объяснена особенностями их структуры и, в первую очередь, наличием большого количества пор диаметром от 3 до 30 нм, составляющих порядка 10–40 % [17] объема окисной пленки. Поры являются своеобразным демпфером термических напряжений и играют роль стопоров для распространяющихся трещин. Этот вывод согласуется с результатами
    Exact
    [14]
    Suffix
    , отражающими зависимость температуры начала образования трещин в оксиде от его пористости. Если при росте оксидных слоев скрытые трещины появляются вблизи края пластины-основы, то теория трещинообразования предсказывает более низкие критические напряжения для их последующего роста [18].
    (check this in PDF content)

  20. Start
    20741
    Prefix
    Этот вывод согласуется с результатами [14], отражающими зависимость температуры начала образования трещин в оксиде от его пористости. Если при росте оксидных слоев скрытые трещины появляются вблизи края пластины-основы, то теория трещинообразования предсказывает более низкие критические напряжения для их последующего роста
    Exact
    [18]
    Suffix
    . В электролитических процессах проблемными являются области, примыкающие к зонам крепления электродов. Перегрев, механическое усилие в местах крепления оксидируемых пластин, интенсивное газовыделение в этих областях создают условия для появления микроскопических трещин.
    (check this in PDF content)

  21. Start
    21341
    Prefix
    Разработанные пленки оксида алюминия, покрытые алмазоподобным углеродом, имеют перспективы использования для получения облегченных конструкций шарнирных узлов аппаратов космической техники
    Exact
    [19]
    Suffix
    . Они удовлетворяют требованиям стандарта Европейского космического агентства ECSS-Q-70-04A по проведению испытаний на термоциклирование материалов и устройств, работающих в открытом космосе.
    (check this in PDF content)