Карбид бора имеет относительно низкую плотность, является одним из наиболее твердых материалов, обладает высокой химической стойкостью в различных агрессивных средах, имеет высокое сечение захвата нейтронов.
Исходя из перечисленных свойств, основными областями применения карбида бора являются производство легкой брони, абразивного и режущего материала, термо- и электроизоляционного материала и материала для устройств в микроэлектронике, активно используется в атомной энергетике [1–3]. Недостатком изделий из карбида бора является низкая трещиностойкость. Одним из способов преодоления данного недостатка является наноструктуризация материала.
Формирование наноструктурного состояния позволяет локализовать пластическую деформацию материала на самом низком масштабном уровне. Последнее обеспечивает более равномерное распределение упругих напряжений в материале и повышает энергию зарождения критических концентраторов напряжения [4, 5].
Сказанное особенно важно для хрупких керамических материалов.
Перспективным инструментом, позволяющим наноструктурировать поверхностные слои различных материалов, являются низкоэнергетические электронные пучки субмиллисекундной длительности воздействия [6].
Сверхвысокие скорости (до 109 К/с) нагрева до температур плавления и последующего охлаждения тонкого поверхностного слоя материала (10-7 –10–8 м), формирование предельных градиентов температуры (107 –108 К/м), обеспечивающих охлаждение поверхностного слоя за счет теплоотвода в интегрально холодный объем материала со скоростью (104–109) К/с, создают условия для образования в поверхностном слое аморфной, нано- и субмикрокристаллической структуры.
Целью настоящей работы являлось обнаружение и анализ закономерностей преобразования структуры, фазового состава и свойств поверхностного слоя керамики из карбида бора, подвергнутой облучению низкоэнергетическим интенсивным электронным пучком.
Образцы керамики карбида бора были изготовлены методом SPSспекания на установке Labox-1575 (SinterLand) при давлении прессования 30 МПа и температуре ~1950 °С. После спекания образцы последовательно шлифовали и полировали алмазными пастами до шероховатости Ra ≈ 0,025 мкм. Облучение проводили на установке SOLO (ИСЭ СО РАН) [6] при давлении остаточного газа (аргон) в рабочей камере 10–2 Па пучком электронов со следующими параметрами: энергия электронов U = 15 кэВ, плотность энергии пучка электронов 5 Дж/см2, длительность импульса 100 мкс, частота следования импульсов 0,3 с-1 , количество импульсов 3.