Влияние фемтосекундного лазерного облучения на структурно-фазовое состояние поверхности металлических сплавов

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

С применением методов оптической, сканирующей электронной микроскопии, гонеометрии и профилометрии исследовано влияние фемтосекундного лазерного излучения с различной поверхностной плотностью энергии и числом падающих импульсов на изменение морфологии поверхности широко используемых для сооружения строительных конструкций стали Ст.08кп и сплава алюминия марки АД1Н. Показано, что в зависимости от режимов облучения возможно формирование различного типа поверхностных микро- и наноструктур, в том числе многоуровневого рельефа, и возникновение полимодальной шероховатости, что обусловило реализацию гетерогенного режима смачивания и появление супергидрофобных свойств поверхностей сплавов как непосредственно после облучения лазером, так при необходимости и в процессе последующей гидрофобизации с применением химического воздействия.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

Василий Кошевар

Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: koshevar@bas-net.by
ORCID iD: 0000-0002-6224-9915

д.х.н., проф.

Белоруссия, 220072, г. Минск, ул. Сурганова, д. 9, корп. 1

Ирина Кажуро

Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси

Email: koshevar@bas-net.by
ORCID iD: 0009-0009-6293-3037

к.х.н.

Белоруссия, 220072, г. Минск, ул. Сурганова, д. 9, корп. 1

Александра Письменская

Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси

Email: koshevar@bas-net.by
ORCID iD: 0009-0004-1563-4337
Белоруссия, 220072, г. Минск, ул. Сурганова, д. 9, корп. 1

Валентина Шкадрецова

Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси

Email: koshevar@bas-net.by
ORCID iD: 0000-0002-2331-2336
Белоруссия, 220072, г. Минск, ул. Сурганова, д. 9, корп. 1

Әдебиет тізімі

  1. Ликшат П., Шилле Дж., Мюллер М., Вайсмантель С., Райсс Г. Сравнительное исследование микроструктурирования стали с использованием пико- и фемтосекундных лазерных импульсов // Материалы 31-го Междунар. конгресса по применению лазеров и электрооптики (ICALEO). Анахайм, 2012. С. 1261–1266.
  2. Рупасов А. Е., Данилов П. А., Ионин А. А., Смирнов Н. А., Кудряшов С. И., Хмельницкий Р. А., Шелыгина С. Н., Левченко А. О., Ширяев В. С. Взаимодействие фемтосекундного лазерного излучения с халькогенидными стеклами различного состава // Опт. и спектр. 2022. Т. 130. № 4. C. 550–554.
  3. Малинский Т. В.,Рогалин В. Е., Ямщиков В. А. Пластическая деформация меди и ее сплавов при воздействии наносекундным ультрафиолетовым лазерным импульсом // Физика металлов и металловедение. 2022. T. 123. № 2. С. 192–199. https://doi.org/10.31857/s0015323022020073
  4. Ашитков С. И., Комаров П. С., Овчинников А. В., Струлёва Е. В., Жаховский В. В., Иногамов Н. А., Агранат М. Б. Абляция металлов и образование наноструктур под действием фемтосекундных лазерных импульсов // Квант. электроника. 2014. Т. 44. № 6. С. 535–539 [Ashitkov S. I., Komarov P. S., Ovchinnikov A. V., Struleva E. V., Zhakhovskii V. V., Inogamov N. A., Agranat M. B. Ablation and nanostructuring of metals by femtosecond laser pulses // Quantum Electronics. 2014. V. 44. N 6. P. 535–539. https://doi.org/10.1070/QE2014v044n06ABEH015448 ].
  5. Nayk B. K., Mool C. G. Ultrafast laser-induced self-organized conical micro/nano surface structures and their origen // Optics and Laser in Engineering. 2010. V. 48. N 10. P. 966–973. https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2010.05.009
  6. Кочуев Д. А., Чкалов Р. В., Прокошев В. Г., Хорьков К. С. Воздействие лазерного излучения на поверхность твердого тела и формирование микро- и наноструктур // Изв. РАН. Сер. физ. 2020. T. 84. № 3. С. 443–446. https://doi.org/10.31857/S0367676520030151
  7. Костюшко Б. Б., Светохин В. В., Явтушенко И. О. Исследование влияния различных факторов на структурирование металлов фемтосекундными лазерными импульсами // Изв. вузов. Поволжский регион. 2019. Т. 49. № 1. С. 2105–114. https://doi.org/10.21685/2072-3040-2019-1-9
  8. Явтушенко И. О., Кадочкин А. Е., Новиков С. Г., Беринцев А. В. Столяров Д. А. Экспериментальное исследование процесса структурирования поверхности металла фемтосекундными лазерными импульсами высокой мощности // Изв. Самар. науч. центра РАН. 2013. Т. 15. № 4 (5). С.1033–1037.
  9. Vorobyev A. Y., Guo C. Femtosecond laser structuring of titanium implants // Appl. Surface Sci. 2007. N 253. P. 7272–7280. https://doi.org/10.1016//j.apsus.2007.03.06
  10. Струлева И. Е., Комаров П. С., Ромашевский С. А., Евлашин С. А., Ашитков С. И. Фемтосекундная лазерная обляция // Теплофизика высоких температур. 2021. Т. 59. № 5. С. 663–667. https://doi.org/10.31857/S0040364421050197/

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Images of the surfaces of samples of steel (а–в) and aluminum alloy (г–е), control samples (а, г), during irradiation in mode No. 1 of steel (б) and aluminum alloy (д) and in mode No. 2 of steel (в) and aluminum alloy (г).

Жүктеу (791KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. Images obtained using electron microscopy with different magnifications of steel surfaces after irradiation with a femtosecond laser in mode No. 2 (energy per pulse 3 μJ, peak energy density per pulse 0.25 J•cm–2, number of pulses at point N 1440 pcs., power density per pulse 1.6•1012 W•cm–2).

Жүктеу (676KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. Profilograms of alloy samples after surface treatment with a femtosecond laser.

Жүктеу (103KB)
Метадеректер
5. Fig. 4. Photographs of water drops on the surface of steel (а, б) and aluminum alloy (в, г).

Жүктеу (144KB)
Метадеректер
6. Fig. 5. Static contact angle of water wetting in the Wenzel (а, в) and Cassie–Baxter (б, г) states, respectively, homogeneous and heterogeneous wetting modes.

Жүктеу (69KB)
Метадеректер
7. Fig. 6. Dependence of the contact angle of wetting on the content of functionalized aerosil in a solution of fluorinated varnish and the number of applied coating layers on substrates of aluminum alloy AD1N (а) and steel St08kp (б), irradiated with a femtosecond laser in mode No. 1 (energy per pulse 2 μJ, peak energy density per pulse 0.25 J cm–2, number pulses at point N 1440 pcs., power density per pulse 0.45•1012 W•cm–2).

Жүктеу (106KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2024