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

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

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.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Василий Дмитриевич Кошевар

Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси

Author for correspondence.
Email: koshevar@bas-net.by
ORCID iD: 0000-0002-6224-9915

д.х.н., проф.

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

Ирина Ивановна Кажуро

Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси

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

к.х.н.

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

Александра Сергеевна Письменская

Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси

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

Валентина Георгиевна Шкадрецова

Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси

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

References

  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/

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
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).

Download (791KB)
Indexing metadata
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).

Download (676KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Profilograms of alloy samples after surface treatment with a femtosecond laser.

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

Download (144KB)
Indexing metadata
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.

Download (69KB)
Indexing metadata
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).

Download (106KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».