Математическое моделирование формирования наноразмерных структурно-фазовых состояний алюминиевых и титановых сплавов при комбинированном воздействии гетерогенных плазменных потоков и низкоэнергетических сильноточных электронных пучков.

Изучен процесс возникновения волнообразного рельефа границы раздела «покрытие/подложка» и формирования наноразмерных структур при воздействии гетерогенных плазменных потоков, созданных электрическим взрывом порошка иттрия на подложки из титана и алюмо-кремниевого сплава. Предполагалось, что образование волнообразного рельефа границы раздела и наноразмерных структур осуществляется за счет развития комбинированной неустойчивости Релея - Тейлора и Кельвина - Гельмгольца. Рассматривалось течение вязкой двухслойной несжимаемой жидкости в поле массовых сил. Первый слой является неподвижным, его занимает титан или силумин, а второй движется с ускорением направленным перпендикулярно плоскости подложки. Установлен диапазон поперечных скоростей второго слоя, который для систем Ti-Y и Al-Si-Y составил от 0 до 55 м/с. Для каждого слоя записывались уравнения Навье - Стокса и граничные условия. Установлено, что для системы Ti-Y при значениях поперечной скорости до 10 м/с преобладающим типом неустойчивости является неустойчивость Рэлея - Тейлора, при скоростях больше данного значения происходит смена типа неустойчивости на неустойчивость Кельвина - Гельмгольца. Для системы Al-Si-Y неустойчивость Кельвина - Гельмгольца будет преобладать при значении скорости более 50 м/с, что обусловлено малой по сравнению с титаном плотностью подложки и высоким ускорением порошка иттрия ~ 109 м/с². Показано, что учет поперечной скорости слоя иттрия дает адекватное объяснение формированию волнообразного рельефа границы раздела «покрытие/подложка» и распределению частиц иттрия по глубине модифицированного слоя.