автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.07, диссертация на тему:Физические модели, структурные механизмы и методы замедления процессов старения материалов в источниках света

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Р Г Б ОД

• СО 1ППС <на "Равах рукописи)

£ / ч'ПО 1УУЬ

Мордюк Владимир Семенович

ФИЗИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ, СТРУКТУРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И МЕТОДЫ ЗАМЕДЛЕНИЯ ПРОЦЕССОВ СТАРЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ В ИСТОЧНИКАХ СВЕТА

Специальность: 05.09.07 - Светотехника и источники света

01.04.10 - Физика полупроводников и диэлектриков

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 1995

Работа выполнена в Мордовском государственной университете имени Н.П.Огарева и Всероссийском научно-исследовательском институте имени А.Н.Лодыгина

Официальные оппоненты доктор технических наук

профессор Свет Д .Я.

доктор технических наук Буров И.В.

доктор технических наук профессор Арсеньев П.А.

Ведущая организация Особое конструкторское

бюро "МЭЛЭ"

Защита диссертации состоится ис^^ч 1996 года в час.

иС нин.в аудитории нГ-~Ч1>8иа заседании диссертационного совета Д.053.16.08 при Московском энергетическом институте (ТУ), 111250, Москва, Красноказарменная ул.,д.14, Совет МЭИ.

С диссертацией можно ознакомится энергетического института (ТУ).

в библиотеке Московского

Автореферат разослан

1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

А.А.Григорьев

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность: Используемые материалы являются основным звеном, определяющим такие показатели источников света (ИС), как технологичность и производительность изготовления, долговечность и эксплуатационная надежность, световая отдача (СО) и стабильность при эксплуатации. Несмотря на многочисленные исследования в области механизмов генерации излучения в ИС, процессов, протекающих в них во время работы, научных основ их производства и применения, целенаправленное и полное изучение механизмов старения конструкционных материалов на атомистическом уровне ранее не проводилось, или проводилось в ограниченном объеме. Работы, положенные в основу диссертации, выполнялись в рамках ответственных заданий различного уровня: - на международном уровне по планам двухстороннего сотруд-•жчества между Министерством электротехнической промышленности (СССР) и фирмой "Тунгсран" (Венгрия) в 70- е годы, по неодноразо-зым заданиям Иитерэлектро; - на государственном уровне в рамках Установлений ГКНТ СССР и Госплана СССР по проблемам 0.14.23 4 (от 16.11.71), 0.18.06 (от 23.12.80) и 0.14.06 (от 11.01.82); - на от-эаслевом уровне в ранках совместного Постановления Министерств >лектронной, электротехнической промышленности и цветной металлургии СССР N 382/420/367 от 30.06.74 г. по планам Государственной и »траслевой стандартизации, а также по планам утвержденных на от-гаслевом уровне научно-исследовательских и опытно-конструкторских >абот по материалам и источникам света. В большинстве случаев ав-•ор являлся руководителем указанных работ или их отдельных этапов.

Целью работы являлось установление общих закономерностей и труктурных деталей атомистических процессов старения основных ма-ериалов, обусловливающих деградацию характеристик ИС во время ра-оты, поиск, разработка и применение методов контроля и активных етодов их обработки с целью повышения параметров ламп. Необходимо ыло: - освоить общеприменяемые и разработать некоторые новые ме-оды исследования и методы активной обработки материалов с целью лучшения их структуры и замедления процессов старения;

- разработать физические модели и исследовать структурные меха-измы старения вольфрамового тела накала (ТН) ламп накаливания ЯН) осуществить комплекс мероприятий по повышению их устойчивос-и при эксплуатации;

- усовершенствовать модели и исследовать механизмы старения ос-эвных материалов в разрядных ИС с учетом реально протекающих фи-пческих процессов и сложившейся дефектной структуры;

- предопределить вытекающие из проведенных исследований некоторые перспективные направления по повышению предельных параметров ИС на основе использования достижений материаловедения.

Объектами исследований являлись вольфрамовая проволока и прутки для ЛН и ксеноновых лаип сверхвысокого давления (КЛСВД), двуокись алюминия для оболочек натриевых ланп высокого давления (НЛВД), а также галофосфат кальция и галофосфатный люминофор для люминесцентных ламп. Критерием отбора материалов являлись отчетливо проявляющееся влияние дефектной структуры на характер их поведения в ИС, а также относительно слабая изученность их старения.

Методика исследований заключалась: в применении общеиспольэуе-мых и некоторых новых методов исследований материалов и процессов; разработке и применении новых методов обработки с целью повышения стойкости к старению; в сочетании расчетных и экспериментальных методов моделирования процессов старения.

Научная новизна. Впервые механизмы старения материалов различного класса (металлы, диэлектрики) и основные параметры ИС, в которых они используются (СО, долговечность), рассматриваются с единых позиций теории структурных несовершенств в твердых телах. В результате исследований решена научная проблема, имеющая важное научно-хозяйственное значение.

Основные положения. выносимые на защиту: комплекс методов исследований и новых методов обработки материалов, использующихся порознь или во взаимосвязи для изучения и замедления процессов старения; материаловедческие модели старения ТН ЛН как совокупности различных по структурным механизмам физических процессов (испарения и поверхностного дефектообразования, ползучести и объемного разрушения, термической и механической усталости и др.); модели снижения СО НЛВД по причине протекания в объеме и на поверхности разрядных трубок (РТ) совокупности таких физических процессов, как диффузионная утечка натрия по границам зерен, выделение газовых компонентов Ог, С02, Нг0 и осаждение продуктов их реакций с вольфрамом на внутренней поверхности РТ; уменьшение их прозрачности и увеличение потерь мощности; появление поверхностной проводимости и диэлектрических потерь; физические модели старения электродов КЛСВД, обуславливающих снижение СО за счет термополевого механизма испарения анодов и диффузионного обеднения катодов атомами тория и потери ими термоэмиссионной активности; модели влияния несовершенств решетки галофосфатных люминофоров на их радиационное старение, снижение яркости свечения и СО ЛЛ; материаловедческие предпо-

сылки возможного повышения предельных параметров ИС за счет совершенствования дефектной структуры материалов и использования потенциала материаловедения.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Проведенные исследования прямо следуют из запросов практической деятельности лабораторий, цехов и технических служб ламповых заводов. Полученные результаты внедрены во ВНИИИС им.А.Н.Лодыгина (методы исследования и методы'обработки материалов) и на большинстве ламповых заводов и некоторых заводов смежных отраслей промышленности (стандарт на вольфрамовую проволоку для источников света, технические условия на проволоку повышенного качества ВА - ПК, вольфрамовые электроды для КЛСВД и технические условия на них, отраслевой стандарт "Методы очистки и контроль параметров газов" и приборы сонтроля чистоты газов, блокировочные устройства для контроля и >тбраковки дефектных колб на откачных автоматах, ступенчатые режи-)Ы отжига спиралей, методы и приборы непрерывного иеразрушающего сонтроля расслоя и диаметра проволок для ЛН, рентгеновские методы наследования светотехнических материалов и нек.др.). Экономический аффект от проведенных работ в ценах 89-90 гг. составил около 1 ¡лн.руб.

Апробация работы В соответствии с основным научным направлением »езультаты исследований обсуждались в кругу специалистов по раэ-¡ичным направлениям современного материаловедения и по актуальным юпросам светотехники и источников света на:

- конференциях и совещаниях по релаксационным явлениям в твер-;ых телах (Воронеж,62,65, Москва, Тула, Тбилиси, 64, Каунас, 73);

- конференциях и совещаниях по тугоплавким и жаропрочным мате-иалам, теории и физике прочности (Москва,63,66,71,74,75,84, Орд-:оникидзе,б5, Ленинград,69, Куйбышев, 73, 89, Тула, Ростов-на До-у,76,Суздаль,87,Будапешт,90), по рекристаллизации (Днепропет-овск,68), по рентгенографии в материаловедении (Ленинград,64), по втоионной и тепловой микроскопии (Харьков,75,Москва,78,84,Сверд-овск,82,Валдай,89);

- всесоюзных совещаниях и семинарах по светотехнике и источни-ам света (Ереван,75,Саранск,88,Полтава,91), секциях научно-техни-еского совета светотехнической промышленности (Ль-ов,67,Брест,68);

- всесоюзные^ совещаниях по материалам для ИС (Са-анск,88,90,92), конференциях и совещаниях по люминофорам и ЛЛ Рига,65,Минск.Кишинев,76.Ставрополь,77,81,Полтава,67,Москва,68);

- всесоюзных конференциях по вакуумному ультрафиолету

- б -

(Томск,91) и по радиационной физике и химии (Томск,93):

- конференциях по физике и технике эксперимента (Саранск, 92, 93) ;

- международной конференции по освещению (Болгария, Варна,90) ;

- 1-ой и 2-ой международных светотехнических конференциях (Санкт-Петербург,93,Суздаль,95);

- международной конференции "Физика на Украине" (Киев,93);

- международной конференции по электротехнике и электротехнологии (Суздаль,94), всероссийской конференции с международным участием "Светоизлучающие системы. Эффективность и применение" (Саранск,94), и ряд других.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 2 книги, 3 справочника, 126 статей в отечественных и международных журналах и сборниках трудов конференций и совещаний, 62 тезиса докладор отечественных и международных конференций и совещаний, получено 14 авторских свидетельств на изобретения.

Руководство аспирантами и соискателями. Под научным руководством автора защитили диссертации 3 аспиранта и соискателя.

Объем работы. Диссертационная работа изложена на 404 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав, выводов по работе, списка литературы (467 наименований, в том числе 113 работ автора по теме работы), 52 страницы иллюстраций (162 рисунка), И таблиц по тексту, 29 приложений (на 70 страницах), в том числе 15 актов о внедрении и использовании результатов (на 20 страницах).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ГЛАВА 1. ВВЕДЕНИЕ Во ведении показана актуальность работы, рассмотрена общая направленность и задачи, обоснованы объекты исследований, показана научная новизна и практическая полезность работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ. МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ Анализ показал, что в области работы ТН ламп накаливания оста-ется достаточное количество малоизученных проблем, особенно с точки зрения структурного материаловедения.

- крайне недостаточны данные по атомистическим процессам испарения вольфрама и ТН. Известная модель "горячих точек" оправдывается далеко не во всех случаях, а альтернативные модели практичес-

ки не разрабатывались. Мала информация о влиянии структурных дефектов на термическое испарение, отсутствуют представления о развитии процесса на различных этапах работы ламп. Ускоряющее действие кислорода на процессы распыления вольфрама достаточно хорошо известно, однако их атомарные механизмы и конкретные детали недостаточно ясны. В галогенных ЛН в условиях регенеративного цикла усиливаются обратные конденсационные потоки атомов вольфрама на ТН, подключающие механизм роста кристалла, который при нарушениях цикла в ряде случаев приводит к росту иглообразных дефектов на поверхности спиралей, детали которого и возможные методы предупреждения не изучались.

- Процессы ползучести вольфрама и провисания ТН традиционно связывались с поведением границ зерен и с образованием устойчивой к провисанию стапельной структуры проволок. Тем не менее элементарные механизмы ползучести и, в частности, взаимное проскальзывание зерен по общим границам, не исследовались, не рассматривались и вопросы взаимоувязки процессов провисания с другими внутренними (структурными) и внешними факторами - силами межатомной связи, количеством и характером распределения точечных дефектов и дислокаций , окружающей ТН газовой атмосферой. Недостаточно предпринимались методы замедления этого вида старения с целью повышения срока службы ламп.

- Высокие жаропрочные свойства лампового вольфрама ВА традиционно объяснялись упрочнением его решетки дисперсными калиевыми пузырьками, модель пузырьков частично объясняла и образование пор при высокотемпературном разрушении. В современном материаловедении хорошо теоретически развита и экспериментально обоснована кинетическая концепция жаропрочности, объясняющая высокотемпературное разрушение как развивающийся во времени процесс накопления повреждаемости решетки на атомарном уровне. Возможность объемного разрушения нитей и спиральных ТН как самостоятельного структурного механизма старения в соответствии с кинетической концепцией не рассматривалась и до цикла наших работ отсутствовали исследования структурных механизмов этого вида старения "лампового" вольфрама как под действием статического нагружения собственным весом нитей, так и в условиях циклических температурных и силовых воздействий.

- Остаются малоизученными механизмы разрушения ТН в приэлект-родных участках в моменты включения ламп, особенности расплавления спиралей при дуговом разряде и некоторые другие факторы, вызывающие отказ ЛН.

Анализ данных в области процессов старения основных материалов разрядных ИС показал:

- Предложен ряд гипотез электрической эрозии электродов, среди которых тепловая, териоусталостная, радиационная и некоторые другие . В ряде работ высказывались предположения о существовании высоких электрических полей на поверхности анодов, однако механизм термополевого испарения не исследовался. Недостаточно изучены и процессы старения катодов, обуславливающие потерю ими эмиссионной активности.

- Практика подтверждает существенное влияние характера структуры РТ из окиси алюминия на процессы их старения, стабильность световых и электрических параметров НЛВД. Физические модели и структурные механизмы такого влияния изучены недостаточно.

- Характеристики структуры галофосфата кальция (ГФК) и галофос-фатного люминофора (Г«РЛ) на его основе изучены сравнительно неплохо, исследовано влияние технологических обработок на его эффективность в ЛЛ. В тоже время остаются малоизученными вопросы взаимодействия точечных дефектов и активаторов с энергетически мощными несовершенствами типа дислокаций, сама дислокационная структура этого диэлектрика исследована слабо, недостаточна объективная информация о влиянии этих дефектов на процессы радиационного старения люминофора, спектральные характеристии и эффективность люне-несценции.

- Накопленные познания в области структурных несовершенств и их влияния на свойства позволяют решать обратную задачу программируемого управления свойствами материалов путем оптимизации их дефектной структуры различными методами обработки. Несмотря на очевидную актуальность проблемы применительно к перспективам повышения предельных параметров ИС это напрвление развито недостаточно.

Нетопология исследований обеспечиваласть: использованием таких общеприменяемых физических методов как микроскапические, рентгенографические, масс-спектральные, релаксационные и др., позволяющие всесторонне подойти к проблеме старения; применением ряда новых методов и приборов (внутреннее трение и релаксомегр, полевая микроскопия и автоионный микроскоп, лазерный дефектоскоп, установка ползучести и др., специально разработанных для изучения отдельных аспектов проблемы; использованием новых физических эффектов и методов обработки материалов (электропластический эффект, ультроэ-вуковая обработка, полигонизациоиное упрочнение, высокие поля, давления и т.п.) с целью управления свойствами и замедления про-

цессов старения.

Критический анализ источников и общая направленность работы позволили сформулировать основные задачи диссертации:

- в области ламп накаливания провести теоретический анализ и экспериментальные исследования моделей и структурных механизмов таких взаимоувязанных процессов старения вольфрама как термическое испарение, ползучесть, объемное разрушение при статических и циклических силовых и температурных нагрузках, усталостное разрушение спиралей у электродов и др;

- в области разрядных ИС исследовать модели и механизмы электрической' эрозии анодов и деградации эмиссионой способности катодов в КЛСВД; обосновать и исследовать структурные модели влияния дефектов в РТ на процессы их старения и деградацию параметров НЛВД; исследовать модели структурных несовершенств галофосфатных люминофоров и их влияние на характер накопления и термостабильность радиационных повреждений, интенсивность и спектральные характеристики люминесценции, световую отдачу и стабилность ЛЛ; опробовать и предложить методы замедления процессов старения исследуемых материалов с цель» повышения стабильности и долговечности ИС;

- наметить и обосновать некоторые перспективные технические решения по повышению предельных парметров ИС по СО и долговечности на основе использования потенциала материаловедения.

ГЛАВА 3. СТРУКТУРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ СТАРЕНИЯ ТЕЛА НАКАЛА И ОТКАЗЫ ЛАМП НАКАЛИВАНИЯ Физические модели испарения вольфрама и тела накала. Для физического моделирования и расчетных оценок впервые предложено ранее в светотехнических исследованиях не применявшееся материаловедчес-кое выражение для скорости испарения атомов из структурно неравноценных позиций на поверхности при различных температурах Т:

3! = Ап0и0 ехр(-и,/кт) - АР0/1/2ЯАКТ (1),

где А - вес атома, п0 - плотность упаковки атомов на поверхности, и0 = 1014 с"1 - частота тепловых колебаний, экспериментально найденная нами через период тепловых колебаний Т0 = 10"14 с из данных исследований жаропрочности проволок (см.рис.2 стр.13), - энергия активации испарения атома из 1-го положения на поверхности, к - постоянная Болъцмана, Р0- динамично равновесная величина давления пара над поверхностью. Из-за малости второго слагаемого правой части (1) расчет для вакуумных условий проводится по первому. Для различных структурных позиций поверхностных атомов (адсорбция на

плоскости и на ступени, атон в иэломе и в ступени и атом в плотно-упакованной грани) количество ближайших межатомных связей, обрываемых при испарении вольфрама равно соответственно 5,6,7,8,9,а парциальные энергии активации испарения для них равны 135,7; 162,8; 190; 217,1 и 244,2 ккал/моль. Энергия тепловых колебаний кт существенно (в десятки раз) меньше энергетического барьера U) для любого из структурных положений поверхностного атома, поэтому при испарении действует жесткий отбор элементарных актов по энергетическому критерию. Это предопределяет постадийное течение процесса в чистой среде, так что по мере исчерпания структурных механизмов с меньшей энергией активации на смену приходят термические более устойчивые иеханиэмы, процесс во времени развивается с замедлением скорости. Это наглядно подтверждается кристаллографическими огранением спиралей в процессе работы (рис.1). Механизм испарения "из плоскости в пар" характеризуется наибольшей энергие* активации и наименьшей скоростью. Устойчивость граней к испарению подтверждают также оценки времени ожидания актов выброса атомов из различны»

Рис.1.Кристаллографическое огранение ТН после 0,1000, 3000 и 15000 .ч.Электронная микроскопия.

позиций Tj по известной формуле Френ-

келя нее.

Xj =T0exp(U1/kT) (табл.1). И: а также из выражений для и tt

следует, что Jj = An0/Tj ; • Xj =const;

Таблица I. Значение Xt (в с) и для различных структурных позиций

(в г см"гс"'

) при 2500 í

1 1 1 I адсорбция на адсорбция на излом на атом в 1 атом в I

1 1 плоскости I | ступени * ступени ступени плоскости I 1

1 1 1 Xt | 1,55 10" 3 4,17 10° 1.14 103 3,1 Ю5 1 8,5 107 |

1 I, 1 1,97 10" i i 4 0,73 1С7 2,67 10-10 0,98 lo'12 ... 0,36 го~14 J 1

Выражение (I) применимо для количественных оценок (при энергии сублимации 186,5 ккал/моль расчетные значения практически совпадают с опубликованными), в то же время незаменимо при физическом моделировании процессов испарения, качественно правильно объясняя ряд экспериментально наблюдаемых фактов (огранение, повышенное испарение с мест локализации структурных дефектов и т.п.).

Кислородсодержащая среда из-за окислительных реакицй экзотермического характера повышает скорость испарения, теплота образования окислов сопоставима с энергией сублимации. Показатель экспоненты в (I) приближается к 1, независимо от структурной позиции все атомы испарются равновероятно, перестает работать энергетический отбор актов испарения. Процесс не сопровождается огранением проволок и ТН, перестает работать фактор замедления процесса, чем создаются условия для механизма старения по модели "горячих точек".

Впервые исследован механизм особого вида старения ТН галогенных ЛН, заключающийся в появлении и росте иглообразных дефектов ("усов") при нарушениях цикла. Побудителем роста "усов" в присутствии галогена всегда является влага. Впервые обнаружен ранее не замечаемый механизм обратимости их роста при кратковременном перекале ламп, явившийся основой нового технического решения и авторского свидетельства по замедлению этого вида старения вольфрама в ЛН.

Таким образом в этой части работы разработана новая кинетическая концепция испарения вольфрамового ТН с полигонизованной стапельной структурой. Мероприятия по замедлению этого вида старения заключались в разработке требований к чистоте наполняющих газов, вошедших в отраслевой стандарт, внедрении методов и приборов контроля их чистоты на ламповых заводах, разработке и внедрении на от-качных автоматах ряда заводов блокировочных устройств по авторскому свидетельству N 13 33128, экономящих инертный газ и повышающих выход годных ЛН, а также в повышении устойчивости галогенных ЛН к росту "усов" по авторскому свидетельству N 99713В.

Характеристики ползучести вольфрама и провисание ТН. Впервые проведены исследования проскальзывания зерен по общим границам при ползучести проволок различных марок, показавшие, что основная доля (до 95 %) деформации ползучести в непровисаемом вольфраме ВА приходится на зернограничное проскальзывание, а оно сведено к минимуму за счет особой (стапельной) структуры, в то же время у него по сравнению с другими марками наименьшая внутризереная деформация. Эти два фактора в основном формируют свойства непровисаемости. Исследованиями напряжения полевого испарения в автоионном микрос-

копе показано, что проволка марки ВА характеризуется наибольшим (по сравнению с другини марками) уровнен сил межатомной связи и это является еще одним фактором, снижающим подвижность структурных дефектов и тем самым повышающим ее устойчивость против ползучести. И, наконец, ТН упрочняется полигонизацией, - образованием при спи-ралиэации и отжиге устойчивых к деформации ползучести вертикальных дислокационных стенок.

К факторам, снижающим эффект непровисаемости, относятся:

- недостаточно высокий уровень стапельности проволок и спиралей ;

- наличие в них упругих дислокационных скоплений;

- недостаточно завершенная полигонизация в спиральных ТН;

- углеродные загрязнения, образующие карбиды по границам зерен и повышающие их взаимное проскальзывание. Замедление этого вида старения ТН обеспечивалось:

- Ступенчатыми режимами отжига, улучшающими показатель стапельности и повышающими срок службы ЛН. Режимы внедрены в производстве .

- Ультразвуковым волочением проволок, уменьшающим ползучесть из-за рассасывания упругих дислокационных скоплений. В содружестве с ИМФ АН Украины метод внедрен при производстве вольфрама во ВНИ-ИИС.

- Изготовлением монокристаллической проволки, показавшей по сравнению с обычной более высокую стойкость к ползучести. Сложности изготовления не позволили использовать ее в массовом производстве .

- Применение электропластического эффекта, как и в случае с ультразвуком, обуславливает интенсивное рассасывание упругих дислокационных скоплений, тем не менее резко (более чем на порядок) увеличивает деформацию ползучести из-за образования неудовлетворительной наследственной структуры проволок и к использованию не ре-комендованно.

Накопление повреждаемости и высокотепературное разрушение вольфрама . Впервые осуществлены обстоятельные исследования ранее не изучаемого механизма старения ТН - объемного высокотемпературного разрушения. Хотя спираль в лампе нагревается током, ее физическй отказ не связан с расплавлением, а обусловлен постепенным накоплением повреждений в объеме в соответствии, с известной кинетической концепцией прочности Журкова, что объективно подтверждается следующим:

1. Зависимость долговечности до разрушения Ър под нагрузкой б при высоких температурах Т линеаризуется в координатах 1пЪр-Т~',что в аналитической форме соответствует кинетическому выражению Журкова » Т„ехр(ис0 - Цб/кТ) , где исв - энергия сублимации, - структурный фактор, а Х0 » 10"14 с - определенный нами экспериментально из зависимости 1р(б) (рис.2) период тепловых колебаний атомов, использующийся, в частности, при расчетных оценках скорости испарения.

2. В процессе разрушения наблюдается повышение высокотемпературного фона и релаксационного спектра внутреннего трения вольфрама, с очевидностью свидетельствующие о кинетическом характере накопления повреждений в объеме на ато-

" " парном уровне.

3. Микроскопические исследования непосредственно визуально подтверждают развитие процесса разрушения проволок и ТН в виде зарождения,роста и коагуляции внутренних пор (рис.3). Лишь частично подтверждается модель калиевых пузырьков Коо, Горашека и др.масс-спектромет-рическики анализами следов калия и микроскопическими наблюдениями утолщений нитей вокруг пор за счет повышения в них давления паров калия. Основная же масса пор подтверждает вакансионный механизм накопления повреждений в соответствии с работами Журкова, Бетехтииа, Слуцкера, Владимирова и др. На большом массиве установлено наличие практически всех предсказываемых теорий форм пористости: пор-гантелей, свидетельствующих о механизме их объединения с выравниванием внутреннего давления (рис. '3,а), пор с ореолом внутренних напряжений в их окрестности (рис.3,6), в том числе и достаточно редкий случай кометообразных пор со шлейфами (рис.3,в), экспериментально подтвержадющий теоретически предсказанный Гегуэиным и Кривоглазом механизм их перемещения, когда скорость движения не обратно пропорциональна (как это чаще всего бывает), а прямо пропорциональна их радиусу. Отставание более мелких пор и образует наблюдаемые шлейфы позади крупных пор.

_кг/мм2

5 10'15 20 2530

-2' "4 -6 -8 -10 -12 14

Рис.2.Оценка величины Т„ иэ данных жаропрочности вольфрамовых проволок.

Т,К:

1-3200

2-3000

3-2800

4-2600

5-2100

6-1900

Рис.3.Разнообразие форм пористости в вольфраме при разрушении.

Гирлянды лор сопоставимых с диаметром нити (рис.3,г) подсказывают, что растущие поры являются только подготовительным этапом разрушения, а сам разрыв образца возможен только после возникновения трещины по периметру одной из них.

Удаление атомов из объема растущей поры возможно только посредством механизма их диффузии к поверхности и дальнейшего испарения .

Оцененная таким образом скорость испарения вольфрама перед его разрушением при 3000 К составила 4,4 •10~3 г см"2 с"1 при опубликованных табулированных данных 9,95 •10"7 г -см"2 с"1. Таким образом в исследованиях по разрушению находим подтверждение наличия самого ускоренного механизма испарения по модели "из адсорбции на плоскости в пар". Расчет по выражению (1) для этой же температуры дает значение 4,74 ' 10"3 г см"2 с"1.

Процессы старения вольфрама и тела накала ламп при циклических нагрузках. До появления наших первых работ (60-е годы) не встречались работы по термоцикличёскому старению тела накала и ламп. Параллельные исследования долговечности образцов при высокотемпературном статическом и термоциклическом нагружении показали, что энергия активации разрушения в обоих случаях совпадает и равна энергии сублимации вольфрама (~ 190 ккал/моль). Из этого следует, что термоциклическое разрушение является частным случаем кинетической концепции прочности, однако при термоциклировании действует определенный механизм ускорения разрушения, заключающийся в ускоренном накоплении повреждений межатомных связей по модели "вакан-сионного насоса".

Измерениями внутреннего трения при термоциклировании показано, что при этом резко увеличивается высота зернограничного максимума, т.е., задолго до микроскопических подтверждений этот метод предсказал структурную модель скопления вакансий и пор по границам зерен.

Предложен метод прогнозирования термоциклической стойкости проволок, заключающийся в анализе крутизны подъена уровня высокотемпературного фона в процессе накопления образцом термоциклов: большая крутизна соответствует меньшей термоциклической стойкости. Осуществлено моделирование накопления вакансий и их коагуляции в поры при термоциклироваиии с использованием принципов метода Монте-Карло, получено удовлетворительное согласие с металлографическими наблюдениями порообразования.

Локализация вакансий и пор по границам зерен увеличивает их вязкость, в связи с чем при испытании ламп в режиме частых включений, как показали проведенные совместно с В.С.Литвиновым и Н.Киселевой исследования, наблюдается повышенное провисание ТН и сокращение срока службы ЛН.

При механической циклической усталости вольфрама и ТН также действует механизм ускорения процесса разрушения, однако в отличие от термоциклирования наравне с увеличением концентрации избыточных вакансий увеличивается и плотность дефектов деформационной природы - дислокаций, в связи с чем кроме появления пористости наблюдается образование трещин. Эффекты циклического высокотемпературного разрушения особо резко усиливаются при попадании ТН в область резонансных частот, поэтому одной из постоянных забот конструкторов является задача "увести" спираль от резонанса, которая решается, как правило, эмпирическими приемами.

С позиций структурного материаловедения важно отметить, что значение резонансной частоты аналитически прямо связано с величиной модуля упругости. Прямые исследования показывают, что величина модуля и ее температурная зависимость изменяется от партии к пар-тин проволоки в значительных пределах в зависимости от сложившегося уровня сил межатомной связи и вклада неупругого поведения дислокаций. Поэтому для повышения долговечности ламп, эксплуатирующихся в циклических условиях необходим подбор проволок с высоким модулем Юнга. Опыт изготовления и эксплуатации ламп ответственного назначения подтверждает правомочность этого вывода.

Оба проявления жаропрочности - разрушение и ползучесть - взаимоувязаны: повышение скорости ползучести равносильно уменьшению долговечности и наоборот, поэтому все те физические меры противодействия старению (ползучести) в полной мере применимы и оказываются эффективными для замедления процессов объемного разрушения.

Некоторые другие металловедческие аспекты старения и отказов ТН. Показано, что массовые отказы ЛН в связи с перегоранием ТН у электродов при включениях обусловлены механизмом накопления термо-

усталостных напряжений в этой опасном структурнонеоднородном месте. Проволока в деформированном и рекристаллизованном состоянии характеризуется различными коэффициентами термического расширения, поэтому приэлектродные участки представляют собой модель соединения двух материалов с различными коэффициентами. Предложен метод замедления этого вида старения ТН, заключающийся в полной рекристаллизации спирали по всей длине, что устраняло переходную структуру приэлектродных участков, а, следовательно, и саму причину возникновения и накопления термоусталостных напряжений при повторяющихся включениях ЛН на напряжение. Срок службы опытных партий ламп увеличился на 30 Sí, причем не наблюдалось ни одного случая перегорания у электродов, в то время как у сравнительной партии этот вид отказов был преобладающим.

Осуществлены исследования ТН ламп накаливания, перегоревших с возникновением дугового разряда при обычных условиях эксплуатации и при импульсных перенапряжениях до 2,5 кВ микросекундной длительности с помощью растровой электронной микроскопии. Расплавление ТН наблюдается как правило сразу в нескольких (до 7-8) местах и может охватывать объем до 4-5 витков спирали. При импульсных перенапряжениях разряд возникает практически во всех типах ЛН, в том числе и в вакуумных мини - и микроминиатюрных. Оценки с учетом скрытой теплоты плавления вольфрама показали, что мощность проходящего тока на несколько порядков меньше той, которая необходима для расплавления наблюдаемых объемов спирали за время действия импульса и поэтому причиной расплавления можеть быть только дуговой разряд. Это подтверждается и опытами с переполюсовкой импульсов: спираль переплавляется всегда у положительного электрода, поэтому причиной разрушения является не механический разрыв, а пробой на приэлект-родный участок электронного облака. Предприняты попытки предупреждения возникновения и развития разряда. Они заключались в монтаже новых конструкционных элементов - острийных разрядников, зажатых в электродах ламп параллельно телу накала навстречу друг другу. Ис-пытывались лампы 100 Вт, при этом лампы сравнительной партии выдерживали в среднем 100 - 150 импульсных перенапряжений 2,5 кВ, в то время как лампы с разрядниками - до 700 ударов. Эффект наблюдался только при подаче импульсов, при испытании с разрядниками в обычных условиях разницы не наблюдалось.

ГЛАВА 4. СТАРЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ В РАЗРЯДНЫХ ИСТОЧНИКАХ СВЕТА Модели и механизмы эрозионных процессов на электродах КЛСВД■ Для исследований применялись методы визуализации процессов на атомном и субатомном уровне. Впервые в мировой практике для иэуче-

ния эрозионных процессов иа анодах применен метод полевой автоионной микроскопии атомарного разрешения. Научное обоснование его использования основывается на работах Дависа, Бионди и Сливкова, наблюдавших ионизацию и резонансное излучение вещества анода в предшествующие пробою и началу разряда моменты времени, Розановой и Грановского, установивших прямо пропорциональную связь между напряжением пробоя и модулем »ига материала анода, из которых следует вывод о причастности автоионной эмиссии к процессу эрозии, а также на предположении Ван де Граафа о существовании радиационнос-тимулированной эрозии за счет выбивания поверхностных атомов ускоренными электрическим полем электроннами.

Во всех случаях отрыв атомов от поверхности осуществляется электрическим поле« с преодолением сил межатомной связи, а расчетный путем нами установлена пряная корреляция между напряжением полевого испарения и степенью жесткости исследуемого материала. Если в процесс эрозии вносит свой вклад механизм автоионной эмиссии, применение автоионного микроскопа представляет возможность его визуального качественного и количественного исследования и моделирования, в том числе и с целью отборочного контроля используемых материалов .

С повышением температуры процессы полевого испарения интенсифицируются: скорость увеличивается, а напряжение испарения уменьшается из-за повышения внутренней энергии атомов при тепловых колебаниях и облегчения их отрыва полем от решетки. Обработка этих зависимостей в полулогарифмических координатах показывает, что до температуры 600 К термополевое испарение протекает с пренебрежимо малой энергией активации и только выше этого интервала по углу наклона прямых оцененная энергия активации оказывается сопоставимой с энергией поляризации вольфрама. Это дало возможность предположить , что в пусковом режиме работы КЛСВД эрозия анодов осуществляется по механизму тунельного просачивания и только при выходе ламп в рабочий режим - по обычному термоактивируемому механизму.

В процессе разработки и освоения КЛСВД различных мощностей повышенной долговечности автоионная микроскопия оказалась единственным действенным методой контроля и отбраковки разрабатываемых Ми-нестерством цветной металлургии вольфрамовых прутков для анодов. В начале разработки экспериментальные образцы ламп не выдерживали срока службы, взрываясь из-за технгологических недоработок и плохого качества вновь разрабатываемых марок кварцевого стекла для оболочек и это тормозило разработку и поставку вольфрамовых прутков из-за невозможности выдачи своевременных заключений об их ка-

честве по результатам испытаний ламп. Материаловедам пришлось взять ответственность за выдочу таких заключений по результатам автоионномикроскопических исследований. Из 7 разработанных под руководством сотрудников Минцветмета В.М.Изотова, В.В.Несговорова, М.А.Мальцева, В.Г.Михайлова, А.В.Абалихина и В.А.Зуйкова марок пруткового вольфрама, испытанных нами в автоионном микроскопе, наибольшим напряжением полевого испарения характеризовался металло-керамический вакуумспеченный вольфрам ВЧ, который и был рекомендован для промышленного освоения. Дальнейшие испытания ламп в лабораторных и промышленных условиях показали безошибочность критерия контроля и отбора, т.к. аноды из него оказались наиболее эрозион-ноустойчивыми.

Исследования структуры и эмиссионной активности торированного вольфрама для катодов и их изменнения со временем осуществлялось с применением двух независимых методов: метода электронного проектора, позволяющего визуально наблюдать при температуре работы катодов с увеличением до 1000 крат динамику диффузионной утечки атомов тория из объема на поверхность с дальнейшим испарением и метода меченных атомов, основанного на естественной радиоактинвности тория и позволяющего качественно и количественно оценивать их концентрацию в приповерхностном слое. Серией высокотемпературных (2600 С) отжигов торированного вольфрама в приборе и наблюдением на экране проектора мерцающих эмиссионных пятен, обусловленных выходом тория на поверхность и дальнейшего испарения, удается подтвердить не только уход его из объема с постепенной потерей материалом эмиссионной активности, но и количественно оценить коэффициент диффузии, равный таковому в поликристаллическом вольфраме (10"'1 см2/с). Метод меченых атомов полностью подтверждает результаты электроннооптических исследований. Сразу после каждого очередного отжига, при котором двуокись тория разлагается до атомарного состояния, за счет диффузии атомов к поверхности и испарения интенсивность мерцания эмиссионных пятен резко уменьшается, син-батно этому уменьшается и приповерхностная концентрация тория по данным радиоактивных измерений.

Для обеспечения стабильной эмиссионной активности катодов и повышенного срока службы ланп по результатам исследований и оптитми-зационных поисков выбран и рекомендован к производству и применению в лампах крупнокристаллический торированный вольфрам ВТ-50К. Выполненный на уровне изобретения новый катодный комбинированный вольфрам, разаработанный сотрудниками ВНИИ твердых сплавов под руководством Ю.М.Королева и всесторонне исследованный и испытанный в

лампах при участии автора, состоит из сердцевинной торированной части, выполняющей функцию поставки электронов в разряд, и внешней оболочки из чистого газофазного вольфрама для усиления теплоотвода в лампах повышенной мощности.

Таким образом в этой части главы разработаны новые структурные модели старения электродов в КЛСВД, прикладное использование которых позволило разработать и внедрить в производство новые электродные материалы, тем самым обеспечив выполнение важного государственного задания по разработке и промышленному освоению нового поколения ксеноновых ламп сверхвысокого давления повышенного срока службы различной мощности.

Влияние дефектов структуры на механизны старения разрядных трубок и деградации характеристик НЛВД. Статистический анализ использующихся в технологии производства НЛВД разрядных трубок различных заводов и зарубежных фирм позволил классифицировать их структуру на недоспеченную, мелкозернистую, разнозернистую, крупнокристаллическую и монокристаллическую. Имеющиеся данные и собственные исследования показыввают, что к основным факторам, влияющим на процессы спекания трубок и их конечную структуру относятся степень дисперности и чистота исходного сырья, однако имеются и ряд других малоизученных факторов, в некоторых случаях не позволяющих получать трубки и лампы высокого качества. Обоснована физическая модель влияния структурных дефектов типа границ зерен на световую отдачу НЛВД и ее стабильность, заключающаяся в том, что различие величины зерна и ширины межзеренных границ в использующихся трубках из-за различий эффективных коэффициентов диффузии натрия через стенки РТ неадекватно влияет на изменение параметров ламп во время эксплуатации. Диффузионная утечка натрия из объема горелок экспериментально исследовалась с помощью двух независимых методик. В первом случае смегатронный датчик измерителя парциальных давлений ИПДО-4А, регистрирующий ток ионов натрия с внешней поверхности трубки, приваривался к внешней колбе лампы, откачиваемой высоковакуумным электроразрядным нососом НОРД-250.

Разработанный нами на уровне изобретения другой способ отличается тем, что ток ионов натрия, вышедших из разрядной трубки и продиффундировавших через стенку внешнего баллона по закону Фара-дея, улавливался "с помощью надеваемого на колбу внешнего отрицательно заряженного кольцевого электрода и регистрировался чувствительным амперметром, при этом колба не подвергалась разрушению. Оба метода позволяют не только качественно судить об утечке натрия

из горелки, но и количественно оценивать величину коэффициента диффузии: для крупнокристаллической трубки эффективный коэффициент диффузии оказался равным 1.5 10"13 см2/с, для мелкозернистой - 7Х Х10-13см2/с, для обоих типов структур оцениваемые значения близки и по порядку величины совпадают с известными экспериментальными значениями Фриштата. Отличительной чертой разработанного нами способа является простота в использовании и возможность применения в условиях производства для диагностики качества ламп без их разрушения .

Описываемая модель и механизм диффузионной утечки натрия по структурным дефектам разрядных трубок является не только причиной дестабилизации световых параметров, но и влияет на стабильность электрических параметров. Напряжение на лампах с мелкозернистыми трубками нарастает во времени более интенсивно, чем у ламп с крупнозернистыми трубками. В соответствии с работами Рохлина с сотрудниками описываемые изменения естественно связывать с различной скоростью нарастания содержания ртути в амальгаме натрия в связи с его диффузионной утечкой из объема горелок. Важным дестабилизирующим фактором является уровень газовыделения из РТ. Экспериментально показано, что с повышением степени дефектности трубок газовыделение резко усиливается, при этом основными компонентами являются Нг, СО, С02 , НгО, 02 . Это ведет к усилению окислительных реакций на катодах с выделением продуктов в виде осадков чистого вольфрама и его карбидов на внутренней поверхности горелок с неизбежной потерей светопроэрачности и светоотдачи ламп.

Исследованы электрические свойства разрядных трубок с различной структурой, наиболее структурно-чувствительными являются электросопротивление, электрическая прочность на пробой и тангенс угла диэлектрических потерь. Удельное электросопротивление трубок при повышении температуры до 1000 С снижается для монокристаллов с

11 о 1 ? "3

10 ом-см до 10 ом-см, для поликристаллов - с 10" до 10 ом-см. Оценки показывают, что даже в случае поликристаллов из-за чрезвычайно высокого объемного сопротивления при рабочих температурах потери эффективности ламп на прямую проводимость ничтожно малы и для ламп 400 ВТ не превышают 10~4 Вт. В то же время ситуация резко меняется, если из-за интенсивного газовыделения и реакций на катодах внутренняя поверхность трубок покрывается проводящим слоем из вольфрама и его карбидов, что экспериментально подтверждено рентгенографическими исследованиями. Уже при образовании, нескольких монослоев потери мощности на прямую проводимость должны были бы

составлять единицы процентов и возрастать при дальнейшем увеличении толщины налетов. Реально наблюдаемые меньшие потери объясняются тем, что на начальных стадиях образование пленок на поверхности происходит по модели островков и электросопротивление их оказывается больше ожидаемого. На дальнейших этапах растущий в условиях разряда слой нельзя считать монолитным, что тоже увеличивает его сопротивление. •

Структурная чувствительность сопротивления проявляется и в том, что из-за неравномерного распределения примесей по границам зерен его величина вдоль длины трубок может изменяться более чем на полпорядка. Из этих же представлений можно объяснить и экспериментально наблюдаемые различия трубок по электрической прочности на пробой, которая при постоянном напряжении в монокристаллах достигает значений 45-50 кВ/мм, в крупнокристаллических трубках -35-37 кВ/мм и резко снижается до значений 20-15 кВ/мм и менее для трубок с мелкозернистой и недоспеченной структурой. При переменном напряжении промышленной частоты электрическая прочность трубок с различной структурой изменяется примерно в такой же градации, но по абсолютным значениям примерно в два раза ниже, что, в общем соответствует тепловой форме пробоя диэлектриков. Электрическая прочность является эксплуатационным параметром трубок: в ряде случаев с помощью растровой электронной микроскопии на трубках вышедших из строя ламп наблюдаются проплавленные отверстия против одного из электродов (рис.4). Одной из причин снижения пробивного напряжения в этом случае может служить старение трубок ускоренной диффузией в их объем проводящих примесей из налета и снижение вследствие этого объемного сопротивления .

Сильной структурной чувствительностью характеризуется величина тангенса угла диэлектрических потерь, изменяющаяся с температурой и частотой. На высоких мегагерцевых частотах величина Ъд5 мала (0,01-0,02) и слабо зависит от температуры, при переходе на килогерцевые частоты увеличивается в 2-3 раза, более ощутимой становится и температурная зависимость. Практический интерес представляют измерения на промышленной частоте, на которой эксплуатируются лампы. Величина 1дб по сравнению с мегагерцевым

Рис.4.Пробой разрядной трубки во время работы НЛВД

диапазоном увеличивается более чек на порядок, усиливается температурная зависимость, при 700 с достигаются значения ~ 0,8. Такие зависимости характерны для дрейфовых потерь, связанных с перемещением в электрическом поле слабо связанных с решеткой электрически заряженных ионов и структурных дефектов, что подтверждается сильной структурной чувствительностью. При всех измерительных частотах температурные зависимости tgö монокристаллов всегда менее выражены и по уровню более чем на порядок ниже, чем у поликристаллических образцов. Это естественно объясняется тем, что на границах зерен локализовано большое количество слабосвяэанных с решеткой ионов, дрейф которых в электрическом поле обуславливает значительно большее по сравнению с монокристаллом рассеивание энергии электрических колебаний. В реальных кристаллах из-за их насыщенности структурными дефектами концентрация слабосвязанных с решеткой ионов не есть величина малая и даже в монокристаллах с плотностью дислокаций 10е см~г может достигать десятков процентов, поэтому чисто качественно можно полагать, что диэлектрические потери имеют отношение к неактивному рассеиванию мощности НЛВД и снижению их эффективности .

Дефекты структуры и старение галофосфатных люминофоров в люминесцентных лампах низкого давления. ГалоФосФагный люминофор - применяющийся в ИС широкозонный диэлектрик, старение которого связано не только с количеством и подвижностью структурных дефектов, но и с влиянием последних на процессы люминесценции и СО ламп через электронную подсистему. Особенностью ГФК является то, что наряду с чрезвычайно большой плотностью его структуры (48 атомов в ячейке) его решетка содержит сравнительно слабоуПакованные каналы вдоль разделяющих ячейки гексагональных осей. Информация о процессах, развивающихся в них значима тем, что они содержат ионы активаторов, различные точечные дефекты (вакансии фтора (VF)°, ионы кислорода на месте фтора (Ор)° и др.). За счет большой подвижности дефектов в этих каналах образуются новые сложные комплексы (Ofv-F VF )0 , (VF0FVf )° и на их взаимопревращениях неактивно расходуется энергия возбуждающей радиации.

Экспериментально такое перераспределение дефектов подтверждено нами на примере обнаруженной аномалии - временного возрастания сигнала электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) на изохронных кривых отжига наведенных радиацией центров окраски (Vf)°. На определенном этапе отжига энергетически выгодным оказывется перераспределение зарядов с одних непарамагнитных центров на другие, ранее утратившие заряд и парамагнетизм, вследствие чего последние вновь

становятся парамагнитными.

Впервые осуществлены всесторонние исследования дислокационной структуры галофосфатиых люминофоров и ее влияние на фотолюминесценцию. Хотя ряд работ (Ниленедер, Трошенский, Гугель) до цикла наших исследований подтверждали влияние деформации размолом на снижение интенсивности свечения, их результаты трактовались только с точки зрения усиленного рассеивания ультрафиолета дефектами поверхности по модели Батлера и Хомера, возможное влияние внутренних деформаций решетки не обсуждалось. Наши многолетние исследования внутренней структуры люминофоров различных партий и фирм позволили показать, что интенсивность люминесценции находится в обратнопро-порциональной зависимости от плотности дислокаций в кристалликах. Установлена сложная корреляция между формой кристалликов, совершенством их внешней и внутренней структуры с одной стороны и такими характеристиками люминофора, как интенсивность фотолюминесценции, запасаемая светосумма, радиационная стойкость, световая отдача и стабильность с другой.

Она естественным образом объясняется влиянием дислокаций на уровень внутренних напряжений при росте кристаллов, образование уровней локализации электронов, зонную структуру люминофора и энергетические состояния активаторов.

На основе собственных результатов и имеющихся публикаций разработана зонная модель пленения излучения полями внутренних напряжений, механизм которого заключается в том, что в области ядра дислокации происходит изгиб запрещенной полосы, изменение расстояний между нормальными и возбужденными уровнями активаторных центров свечения, влекущие за собой уменьшение вероятности актов возбуждения и повышение вероятности беэызлучательных переходов. Ядро дислокационной линии представляет собой шнур вырожденного материала со свойствами проводника, в котором обычная схема возбуждения и излучения активаторов перестает работать. С этой точки зрения особо неблагоприятно наличие в кристалликах люминофора упругих линейных скоплений дислокаций, в которых поля напряжений вокруг каждого дефекта не являются равноценными, как в случае равномерного их распределения, а увеличиваются в размере вокруг каждой последующей дислокации во столько раз, какой порядковый номер ее в скоплении. Скопление из полутора - двух десятков дислокаций в кристаллике способно превратить весь объем частички в вырожденый материал в котором практически все ионы активаторов попадают в зону проводимости с потерей способности возбуждаться и излучать. Модель непротиворечиво объясняет практически многие наблюдаемые в массовом

производстве случаи ухудшения люминисцентных характеристик, в том числе и прямые наблюдения частиц в обычном и люминесцетном микроскопах, подтверждающие, что количество нелюминесцирующих частиц в люминофорах различных партий и фирм может колебаться в пределах от 1-2% до 12-15%.

С применением метода ЭПР осуществлены исследования моделей и механизмов влияния дефектов на радиационное старение ГФК и ГФЛ. Подробные результаты изложены в книге "Ростовые и радиационные дефекты кристаллов люминофоров для источников света" в соавторстве с Л.Н. Александровым и В.Д.Эолотковым ("Наука", Новосибирск,1986г.).

Радиация различной жесткости приводит к накоплению радиационных дефектов в две стадии: на первой центры окраски (ЦО) образуются на имеющихся уже структурных дефектах, на поздней, замедленной создаются новые ЦО в регулярных узлах решетки. С повьгаением плотности дислокаций кривые накопления интенсифицируются, причем перзая стадия быстрее более поздней. Замечено, что длительное воздействие электронной, ретнгеновской и 1 ~ радиации приводит к уменьшению концентрации оптически активных ионов Ипг+ за счет перехода части из них в трехвалетное состояние Мп3+, при этом симбатно уменьшается яркость люминесценции. Наличие примесей сурьмы и марганца влияет на накопление и отжиг ЦО: с ростом концентрации Мп уменьшается скорость их образования и увеличивается термостабильность, а повышение концентрации ЭЬ3* приводит к образованию таких центров, в структуру которых входят ионы кислорода на месте фтора, которые тормозят перемещение подвижных - центров по структурным ка-

налам и тем самым предотвращают неактивное расходование подводимой мощности,

Проведено уточнение влияния некоторых фазовых включений в люминофоре на его оптические свойства. Предложен опосредованный механизм влияния малой концентрации иетаантимоната кальция (МАК) на яркость люминесценции, заключающийся в том, что некогерентный рост этой фазы приводит к фазовому наклепу, сопровождающемуся увеличением плотности дислокаций в люминофоре и уже возникшие при этом дислокационные скопления по описанному выше механизму снижают эффективность .

Получены новые сведения о потерях световыхода в галофосфатных люминофорах. При деформации монокристаллов фторапатита появляются дополнительные полосы поглощения в области длин волн 425, 436, 460 и 481 нм. Их высокая термостабильность указывает на то, что они обусловлены глубокими уровнями захвата - локальными местами дислокационных линий, называемых порогами и перегибами с нескомпенсиро-

ванными связями различной жесткости. Таким образом, дислокации являются причиной потерь света не только на стадии возбуждения и излучения центрами свечения, но и на стадии его выхода из кристалликов люминофора. Если верны предположения о том, что дислокации в диэлектриках представляют собой проводящие шнуры, то они действительно могут поглощать видимое излучение.

Описываемые модели и механизмы старения люминофоров под влиянием структурных дефектов экспериментально подтверждены исследованиями стабильности световой отдачи ламп. Более интенсивное старение образцов люминофоров с большей плотностью дислокаций продемонстрировано при испытании ламп /1Б-40. С повышением времени размола люминофора с 0,2 часа до 20, а затем до 60 часов при общем уменьшении начальной световой отдачи наблюдается более интенсивное ее снижение, так что к 3000 часами работы СО уменьшилось с 83 до 67 лм/Вт, с 72 до 48 лм/Вт и с 65 до 42 лм/Вт соответственно.

Как и для других исследуемых материалов предпринимались попытки активного воздействия на структуру люминофоров с целью повышения его эффективности. Экспериментально показано, что электрическим полем напряженостью до 5 ' 104 В/см можно перемещать электрически заряженные дислокации в люминофоре на расстояния до 10 -15 мкм. Колбы ЛЛ мощностью 4 и 8 Вт с люминофорным слоем обрабатывались в коаксальных цилиндрах полем ~ 103 В/см в течении нескольких часов. При незначительном снижении начального светового потока его стабильность у обработанных ламп повысилась, так что к 1000 часам снижение потока у необработанных составила 40%, а у обработанных - 25%. Предполагается, что электрическое поле ускоряет образование устойчивых комплексов точечных дефектов в структурных каналах и тем самым предупреждает неактивное расходывание мощности в процессе работы.

Проведены исследования с целью "выдавить" дислокации из люминофора высокими (до 106 Па) гидростатическими давлениями. Показано, что плотность дислокаций, оцениваемая по уширению рентгеновских линий, после обработки действительно уменьшается, а концентрация оптически активных ионов Мпг* по данным ЭПР - исследований увеличивается, поскольку уменьшение плотности дислокаций освобождает часть из них из полей напряжений. При этом повышается (на 4-5%) первоночальная яркость свечения с одновременным увеличением стабильности. Эффекты оказались нестойкими и после выдержки люминофоров в течениие нескольких суток наведенные давлением состояния релаксировали.

Ультразвуковой размол обеспечивал щадящее раскалывание части-

чек люминофора кавитационнымн пузырьками, при уменьшении дисперсности не вводил в структуру новых дислокаций и поэтому не уменьшал световых характеристик люминофора. Из трех опробованных методов оброботки он наиболее близок к практическому использованию, поскольку позволял обрабатывать несколько большие массы порошка без ухудшения свойств.

ГЛАВА 5.МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПОВЫШЕНИЯ ПРЕДЕЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ИСТОЧНИКОВ СВЕТА

Краткий анализ прогностических исследований по достижению предельно высоких параметров ИС. Сапожников и Швегла на основании ретроспективных исследований составили прогноз повышения световой отдачи источников света различного назначения на период до 2000 года, предсказав, что к этому сроку она должна достигнуть предельно возможного значения 540 лм/Вт. Поскольку не накоплено достаточного фундаментального и прикладного задела, а реальные достижения к концу 90-х годов далеко (более чем в половину) отстоят от прогнозируемого предельного значения, имеются серьезные основания сомневаться, что за оставшийся малый промежуток времени прогноз оправдается. При равномерном временном распределении достижений ежегодный прирост СО должен достигать 25 лм/Вт, а при "революционном" прыжке на одном из типов ламп единовременное повышение составлять более 300 лм/Вт, оба варианта крайне маловероятны. Тем не менее нельзя пренебрегать тем обстоятельством, что различные исследователи (Фок. Рохлин, Литвинов, Закриссон, Кауэр, Шнедлер, Ингольд, Кано Тадао), не называя конкретных сроков и технологических решений предсказывают возможность достижения повышенных значений световой отдачи: НЛВД - до 385 лм/Вт, НЛНД - до 510 лм/Вт, ЛЛ - до 145 лм/Вт, металлогалогенных - до 300 лм/Вт, ЛН - до 100 лм/Вт.

Одним из перспективных научных направлений, позволяющих надеяться на частичную реализацию имеющегося запаса является физика твердого тела и прикладное материаловедение.

Перспективы повышения световой отдачи ламп накаливания. С использованием формулы Планка для спектральной плотности температурного излучения абсолютно черного тела и опубликованных значений спектрального коэффициента излучения карбида тантала при различных температурах построена расчетная температурная зависимость световой отдачи ТаС в сравнении с вольфрамом (рис.5). Расчетные оценки при пониженных температурах согласуются с опубликованными ранее опытными данными (Иванов, 1938 г.), но дают возможность предсказать предельные значения для температур, недостижимых для вольфрамового тела накала. Для температур 3800 К при ожидаемых сопостави-

70

60

50

40

30

20

10

U, mt/Вт

мых сроках службы СО ламп с карбидным телом накала достигнет значений 55-60 лк/Вт, что в 4 раза превысит соответствующий показатель ламп с вольфрамом. По опубликованным оценкам (Рохлин, 93 г.)

и уже реализованным за рубежом достижениям световая отдача вольфрамовых ламп с теплоотражающими покрытиями может достигать значений 50-60 лм/Вт, поэтому можно ожидать, что аддитивное сложение этих двух независимых перспективных направлений позволит достигнуть значений, превышающих рубеж 100 лм/Вт. При 3 800 К световой поток ламп с карбидами примерно на порядок превысит таковой для вольфрамовых ламп, поэтому лампы нового поколения кроме всего прочего будут лампами высокой интенсивности.

О дальнейших перспективах повышения срока службы ЛН. Использование результатов, полученных в главе 3 работы позволяет предложить к реализации некоторые научные направления повышения срока службы ЛН. Первое из них касается полигонизационного упрочнения. Технологический отжиг при 1400-1500 не только закрепляет форму спиралей, но и создает упрочнение материала за счет образования полигональных стенок дислокаций, устойчивых к ползучести и разрушению.

На уровне изобретения нами предложен и реализован простой способ дополнительного полигонизационного упрочнения. Закрутка проволки вокруг собственной оси (предварительно или в процессе спиралиэации) и последующий отжиг готовых спиралей формирует в них полигональные дислокационные стенки в дополнительных, касательных к винтовым линиям закрутки, плоскостях и это создает дополнительное полигониэационное упрочнение. Сравнительные испытания показали, что срок службы экспериментальных ламп вдвое превысил срок службы контрольной партии.

Второе направление вытекает из деталей двухстадийного механизма высокотемпературного разрушения вольфрама. На первой стадии, зани-

2000 3000

4000

Рис.5.Температурная зависимость светоотдачи вольфрама ( -•- ) и Tac

,illl|lll ~ (Иванов, 38 г.)

150

100"

2,7 2,8 2,9 Т-Ю~?К

Рис.6. Температурная зависимость долговечности мононити диаметром 160 мкм и равновеликого по сечению композита.

мающей основную долю отпущенной долговечности, происходит медленное подрастание очагов разрушения до критичесикх размеров, после чего на второй стадии лавинообразный рост трещины в локальном месте расположения одного из них за малую долю оставшейся долговечности пересекает сечение образца. Для увеличения общего времени до разрушения предложено создать условия, способствующие существенному продлению времени действия второй стадии, что можно достичь создав искусственные препятствия распространению трещин. Такие условия обычно присутствуют в композиционных материалах. Вольфрам-вольфрамовые композиты (канатики) изготовлялись на специально сконструированной установке. Экспериментальные исследования показали, что при. высоких температурах долговечность до разрушения композитов значительно превосходит таковую для равновеликих вольфрамовых мононитей (рис.6). Простое объяснение состоит в том, что в каждой из филаментных жил композита очаг разрушения развивается в определенном конкретном месте и вероятность того, что у всех жил композита эти места совпадут ничтожно мала. Рост трещин через границу между жилами композита затруднен, поэтому для разрыва оплошности всего композита необходимо дополнительное время, чтобы она могла развиться в результате кооперирования возникающих в различных местах различных жил очагов. Обработка результатов в полулогарифмических координатах спрямляет обе зависимости и это указывает, что в обоих случаях оправдывается кинетическая формула Журкова. Спира-лизация композитных нитей затруднена и для ее успешного разрешения потребуются дополнительные исследования.

Некоторые материаловедческие аспекты дальнейшего повышения СО разрядных источников света. Развиваемые в работе представления о влиянии дислокаций на оптические свойства люминофора позволяют высказать предположения о возможном повышении его люминесцентных характеристик преднамеренным изменением дислокационной структуры.

По результатам собственных исследований построена зависимость СО ЛЛ от плотности дислокаций N<1 в галофосфатном люминофоре. Ее

экстраполяция на область малых значений дефектности (10г - 103 см~г) предсказывает возможность достижения СО на уровне 125-130 лм/Вт (рис.7). Выше описаны попытки снижения плотности дислокаций гидростатическими давлениями. Физические предпосылки заключается в

том, что при понижении степени дефектности люминофора значительная доля активаторов будет освобождаться из областей напряжений, где их излучение подавлено. Количество таких областей значительно: при минимальном поперечном размере дислокационного шнура 0,7 мкм и плотности дислокаций 10е см"2 на долю дефектных областей приходится до 0,4 объема. Достижение таких малых N<1 реально и широко практикуется в микроэлектронике и других областях новейшей техники. С позиций дислокационно-зонных представлений высказано предположение, что с уменьшением плотности дислокаций должен существенно изменяться вид спектра люминесценции. Рас-2д0 1012 ширенные полосы излучения активаторов обусловлены тем, что в области дисло-Рис.7.Экспериментальные кации, где происходит характерные иэ-(—) и прогнозируемые гибы валентной зоны и зоны проводимос-изменения СО ЛЛ в ти (рис.8) происходит симбатное изме-эависимости от плотности нение межуровневых расстояний между дислокаций в люминофоре. нормальными и возбужденными состояниями электронов. Поэтому при уменьшении плотности дислокаций обусловленные ими расширенные полосы излучения активаторов будут постепенно сужаться с одновременным повышением инетнсивности в максимуме, так что в бездефектном люминофоре, где причины для различий энергетического состояния активатора от-сутсвуют, спектр излучения должен быть линейчатым. В главе 4 работы показано, что дислокации являются также причиной ускоренного старения люминофора под действием радиационных факторов газового разряда в ЛЛ (ультрафиолетовое излучение, электроны), поэтому уменьшение его дефектности одновременно должно привести к повышению радиационной стойкости.

Вид напряжения:

Рвотяженяе

Сжатие

в) -О-

нием чек,

Рис 8. Взаимосвязь атомарной структуры дислокации (а), зонной структуры (б) и структуры спектра

излучения люминофора (в)-0,©®~ ио~ ны активаторов в совершенной части решетки,в области растяжения и области сжатия соответственно.—- нормальное и возбужденное состояние активаторов.! ф- нормальные и - угнетенные акты возбуждения, излучения.

Стрелками указано формирование различных областей спектра люминесценции центрами свечения из различных По виду напряжений областей кристалла. 1 - спектральная линия излучения активатора в бездефектном люминофоре,

2, 3 - расширенные полосы излучения при малой и высокой Плотности дислокаций соответственно. 6.ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

Основным результатом работы является решение научной проблемы, имеющей важное народно-хозяйственное значение .

1. Новыми научными результатами при исследовании испарительного механизма старения ТН являются:

- Разработка моделей, теоретическое и экспериментальное обоснование кинетической концепции испарения вольфрама со стапельной полигонизо-ванной структурой, в соответствии с которой скорость процесса уменьшается со временем в связи со сменой временных структурных механизмов, отличающихся энергией активации и заканчивающихся кристаллографическим огране-ТН. Новая концепция не отрицает бытующую теорию горячих то-а является необходимым уточнением в связи с изменившимися

структурными характеристиками вольфрама и условиями его работы в ЛН.

- Разработка модели термоокислительного механизма старения ТН, основанного на том, что экзотермические реакции образования основных окислов ИОг и ИОэ являются источниками подвода к поверхностным атомам дополнительной энергии окисления, сопоставимой с энергией сублимации, причиной равновероятного испарения атомов из различных позиций, вследствие чего исчезают условия для снижения скорости испарения со временем, а развивающиеся неравномерности нити и спирали создают предпосылки для подключения механизма старения по модели горячих точек.

- Разработка новой модели и экспериментальные исследования механизма старения ТН галогенных ламп накаливания (ГЛН), заключающегося в появлении и росте иглообразных кристаллических дефектов при нарушении галогенного цикла.

- Разработка методов замедления испарительных механизмов старения ТН ЛН, в том числе метода контроля и автоматической отбраковки дефектных колб на автоматах откачки ЛН, новизна которого защищена авторским свидетельством N 13 331^8 и метода предупреждения роста дефектов в ГЛН по авторскому свидетельству N 997138.

2. Впервые проведены комплексные исследования моделей ползучести вольфрама и провисания ТН, показано, что процессы ползучести развиваются при участии механизмов межзеренного проскальзывания и внутриэеренной деформации, в том числе и за счет самодействия заблокированных упругих дислокационных скоплений. Устойчивость к ползучести непровисаемого вольфрама обеспечивается его стапельной структурой в рекристаллизованиом состоянии, высоким уровнем сил межатомной связи, завершенной полигониэаци'ей. Предложены, разработаны и частично реализованы методы замедления процессов ползучести применением ступенчатых режимов отжига ТН, ультразвукового волочения, изготовления монокристаллической проволоки и др.

3. Впервые теоретически обосновано и экспериментально подтверждено, что объемное механическое разрушение вольфрама под действием собственного веса явялется самостоятельным и одним из основных процессов старения ТН. Кинетический характер накопления доказан применением таких независимых физических методов как исследование долговечности до разрушения, метод внутреннего трения и металлографические и электронномикроскопические исследования пористости.

Разрушение вольфрамового ТН при циклических нагрузках представляет собой частный случай кинетической концепции прочности с той разницой, что процессы старения протекают ускоренно за счет уско-

ренного накопления повреждаемости по иодели"вакансионного насоса".

4. Предложена и исследована модель термоусгалостного старения приэлектродных областей ТН, в соответствии с которой его разрушение происходит за счет накопления термоупругих напряжений при включениях ламп в сеть в местах соседствующих участков рекристал-лизованного и нерекристаллизованного вольфрама с различными коэффициентами термического расширения. Реализован и опробован в промышленных условиях метод замедления этого вида старения, заключающийся в полной рекристализации спиралей по всей длине, устраняющий саму причину возникновения термоупругих напряжений, что повышает срок службы ЛН в среднем на 30%. Ни одного случая перегорания ТН у электродов в опытной партии ЛН не зафиксировано, в то время как у сравнительной партии этот вид отказа был преобладающим.

5. Предложены, теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены новые модели старения электродов КЛСВД - модель термоло-левого испарения анодов и диффузионная модель потери эмиссионной активности катодов, для исследования механизма которых применены методы визуализации процессов на атомном и субатомном уровне. Впервые в мировой практике для исследования эрозии и контроля качества анодных материалов применен новейший физический метод автоионной микроскопии. Проведенные исследования позволили на основе выработанных требований разработать и внедрить в производство новые электродные материалы, что в свою очередь позволило решить особо важную государственную задачу по разработке и освоению в промышленности нового поколения ксеноновых ламп сверхвысокого давления повышенной надежности и долговечности различных мощностей. Новизна этой части работы защищена изобретением нового комбинированного катодного материала ВТ-50К по авторскому свидетельству N 900340.

6. Осуществлены комплексные исследования физических моделей и структурных механизмов старения алюмооксидных разрядных трубок при эксплуатации НЛВД: - диффузионной утечки натрия по границам зерен, снижающей световую отдачу и обуславливающей изменение электрических параметров; гаэовыделения из трубок с различной структурой, обуславливающего их потемнение, потери мощности и дополнительную дестабилизацию СО ламп. Показана структурная чувстивтельность таких электрических свойств трубок, как электросопротивление, электрическая прочность на пробой и тангенс угла диэлектрических потерь. Процессы старения тесно взаимосвязанны. Хотя потери на прямую проводимость исходных трубок ничтожно малы, они резко возрастают из-за газовыделения и осаждения продуктов реакций с катодами

в виде налетов на внутренних поверхностях горелок, что наряду с их потемнеием обуславливает дополнительные потери. Подобным образом электрический пробой исходных трубок даже самого плохого качества рабочин переменным напряжением в начале работы ламп невозможен, однако совокупное действие таких процессов старения, как диффузионное насыщение их проводящими примесями из налетов и накопление термоударами (при включениях) упругих дислокационных скоплений, повышающие их объемную проводимость, а также обусловленное диффузионной утечкой натрия повышение напряжения на лампе приводит к пробою работающих горелок на поздних этапах эксплуатации, что подтверждено экспериментально.

Новизна этой части работы защищена авторским свидетельством N 1285543 на способ контроля качества разрядных трубок по коэффициентам диффузии натрия в процессе работы ламп без их разрушения с целью диагностики и отбраковки.

7. Получены новые результаты по исследованию реальной дефектной структуры галофосфатных люминофоров и ее влиянию на процессы старения в ЛЛ. Разработаны модели и исследованы механизмы радиационного старения ГФЛ под действием факторов газового разряда. Предложена модель тушения люминесценции внутренними напряжениями дислокаций на основе зонных представлений, показано, что пленение излучения особо интенсивно нарастает в упругих дислокационных скоплениях, наличие которых в частицах люминофора зафиксировано методом растровой электронной микроскопии. Опробован ряд активных методов обработки порошков (ультрозвуковой размол, оброботка высокими давлениями и электрическими полями). Научная новизна этой части работы подтверждена выходом в издательстве "Наука" (Сибирское отделение) книги "Ростовые и радиационные дефекты в кристаллах люминофоров для источников света" в соавторстве с Л.Н.Александровым и В.Д.Золотковым.

8. Предложен и обоснован ряд перспективных научных направлений по повышению предельных характеристик ИС с использованием потенциала материаловедения, в том числе:

- Расчетным путем показано, что световая отдача ЛН может быть повышена до 55-60 лм/Вт только за счет применения карбидных нитей для ТН, а в сочетании с уже реализованными за рубежом теплоотража-ющими покрытиями по-видимому, может превысить рубеж 100 лм/Вт. Главная задача заключается в получении карбидных нитей, способных к дальнейшей оброботке и она может быть разрешена современными методами обработки материалов.

- Предложены и опробованы два материаловедческих направления

по повышению предельного срока службы ЛН. Первое защищено авторским свидетельством N 1711265 и основано на дополнительном полиго-низационном упрочнении спиралей предварительной закруткой вольфрамовой нити вокруг собственной оси, а второе, использующее двухста-дийную закономерность высокотемпературного разрушения, - на применении многожильных вольфрам-вольфрамовых композитов, долговечность работы которых существенно возрастает за счет торможения скорости распространения сквозной трещины на второй стадии разрушения.

- Использование основных положений теории дислокаций применительно к проблеме люминесценции и установленное в работе пленение излучения люминофора дислокациями и их скоплениями позволило предложить и обосновать направление по дальнейшему повышению световой отдачи ЛЛ за счет существенного снижения уровня его дефектности.

9. Диссертационная работа сопряжена с выполнением ряда задач государственного значения, среди которых задача по разработке и промышленному освоению серии ксеноновых ламп сверхвысокого давления, работы по освоению американской лицензии производства НЛВД, выполняемый под эгидой ГКНТ СССР и Госплана СССР цикл работ по вольфраму для ЛН общего и специального приненения, по разработке новых люминофоров для ЛЛ.

10. Результаты работы нашли широкое практическое применив, что отражено в разделе "Практическая ценность и реализация результатов работы" автореферата, а также в 15 актах о внедрении и использовании в приложениях к диссертации.

Основное содержание диссертации изложено в работах:

1. Александров Л.Н., Золотков В.Д., Мордюк B.C. Ростовые и радиационные дефекты кристаллов люминофора для источников света. Новосибирск; Наука, 1986. 184 с.

2. Александров Л.Н., Мордюк B.C. Внутреннее трение и физические свойства тугоплавких металлов.Морд. ун-т. Саранск, 1965.250 с.

3. Александров Л.Н., Мордюк B.C. Исследование жаропрочности и термоциклической усталости тугоплавких металлов методом внутреннего трения // Внутреннее трение в металлах и сплавах. М., Металлургия, 1966. С.69 - 76.

4. Александров Л.Н., Мордюк B.C., Синицын Г.Ф. Влияние аргона на жаропрочность вольфрамовой проволоки // Изв. АН СССР. Металлы. 1974. N.4 С. 137 - 142.

5. Александров Л.Н., Мордюк B.C., Синицын Г.Ф. Зернограничная пористость в вольфраме при статическом и циклическом нагружении // Физика структуры и свойства твердых тел. Куйбышев, 1976. С. 84-94.

6. A.C. 900340 СССР, М.Кл. НО! 1/20, Катод газоразрядных

ламп/ Е.Д. Доронькии, Ю.М. Королев, B.C. Мордюк и др. (СССР). Опубл. 23.01.82. Бюл.N 8.

7. A.c. 1056314 СССР, HOI К 3/02. Способ изготовления температурных ламп / В.И. Ручин, Г.Ф. Синицын, B.C. Мордюк и др., Опубл. 23.11.83. Бюл.N 43.

8. A.C. 1711265 СССР, М.Кл. HOI К 3/02. Способ изготовления тела накала источников света / B.C. Мордюк, Н.В. Аренина, Г.П. Мордюк и др., Опубл. 07.02.92. Бюл.Ы 5.

9. A.C. 1285443 СССР, М.Кл. H0I К 9/42. Способ контроля качества разрядных трубок газоразрядных ламп / В.К. Свешников, B.C. Мордюк, С.Н. Громова (СССР). Опубл. 23.01.87. Бюл-N 3.

10. A.C. 1267812 СССР, МКИ С 22 1/18. Способ отжига тела накала источников света / И.П. Дашкевич, <Р.К. Манасевич, B.C. Мордюк, (СССР) И др.. Опубл. 17.04.85. Бюл.N 5.

11. A.C. 997138 СССР, М.Кл. HOI К 3/22. Способ термообработки галогенных ламп накаливания / А.Т. Токарев, B.C. Мордюк, A.A. Рубцов. (СССР). Опубл. 15.02.83. БСЛ.Н 6.

12. A.C. 1333128 СССР, М.Кл. H0I К 9/42. Устройство для блокировки вакуумной системы откачной многопозиционной машины от на-текания / A.C. Николаев, Е.В. Ржанов, B.C. Мордюк, и др. (СССР). Опубл. 07.02.86. БЮЛ.N 43.

13. Бурханов Г.С., Мордюк B.C. и др. Влияние степени разрежения на продолжительность горения и потерю массы вольфрамовой проводки // Изв. АН. СССР. Металлы. 1980. N 6. С. 235 - 239.

14. Бурханов Г.С., Мордюк B.C. и др. Получение и исследование свойств вольфрамовой проволоки с монокристаллической структурой // Тугоплавкие металлы, сплавы и соединения с монокристаллической структурой. М., 1984. С. 75 - 80.

15. Золотков В.Д., Мордюк B.C., Молин В.Н. Влияние дислокаций на оптические спектры поглощения монокристаллов фторпатита. Томск, 1981. Деп. В ВИНИТИ. N 1277.

16. Киселева Н.П., Литвинов B.C., Мордюк B.C. Срок службы ламп накаливавния в режиме частых включений // Светотехника. 1989. N 8. С. 4 - 6.

17. Лисицын В.М., Мордюк B.C. Материаловедческие основы и перспективы повышения эффективности и радиационной стойкости источников света // Тез. докл. 1-й Всерос. конф. "Светоизлучающие системы. Эффективность и применение". Саранск, 1994. С. 16.

18. Мордюк B.C. Некоторые характеристики физических процессов, определяющих срок службы ламп накаливания // Источники света. М., 1967. N 5. С. 28-33.

19. Мордюк B.C. Усталостные разрушения тела накала ламп накаливания // Светотехника. 1972. N 1. С. 9 - 11.

20. Мордюк B.C. К расчету временной зависимости световой отдачи натриевых ламп высокого давления по константам диффузии натрия через поликор // Светотехника. 1976. N 2. С.20.

21. Мордюк B.C. О предельном сроке службы ламп накаливания общего назначения // Тез.докл. Всесоюэ.науч.-техн.семинара "Опыт эксплуатации источников света и световых приборов", Ленинград. 1988. С.14.

22. Мордюк B.C. Физика твердого тела и технический прогресс в обсласти источников света // Материалы для источников света и светотехнических изделий: Межвуз.темат.сб.науч.тр./Мордов. ун-т. Саранск, 1990. С.8.

23. мордюк B.C. Материаловедческие эффекты и открытия, перспективы их использования для достижения предельных параметров источников света // Тез. докл. 8-й Междунар. конф. по освещению. Болгария, Варна. 1990. С,8.

24. Мордюк B.C. Расчетные оценки световой отдачи ламп накаливания с телом накала из карбида тантала // Труды 1-й Междунар. светотехн. конф. Санкт-Петербург. 1993. С.23.

25. Мордюк B.C. 0 некоторых физических механизмах поглощения ультрафиолетового излучения ртутного разряда на структурных дефектах люминофора // Материалы для источников света и светотехнических изделий: Межвуз.темат.сб.науч.тр./Мордов. ун-т. Саранск, 1993. С.23.

26. Мордюк B.C. Эффективность и старение некоторых технических идей в светотехнике // Труды 1-й Междунар.светотехн. конф. Санкт-Петербург. 1993. С.141.

27. Мордюк B.C., Бочканов П.В., Иванов Ю.И. Моделирование испарения вольфрама в сильных электрических полях // Физика и химия обработки материалов. 1984. N 3. С.41.

28. Мордюк B.C., Вдовин А.Н. Учет межатомных связей и порядок испарения поверхностных атомов вольфрама // Материалы с частично и сильно разупорядочной структурой: Межвуз.темат.сб.науч.тр./Мордов. ун-т. Саранск, 1990. С.87 - 91.

29. Мордюк B.C., Грязина Н.В. Влияние импульсов электрического тока на высокотемпературное разрушение и ползучесть вольфрама // Структура и свойства материалов в широком диапазоне температур: Тез. докл. 2-го Всесоюз. совещ. по тепл. микроскопии. М. 1986. С. 13 .

30. Мордюк B.C., Манаев E.H., Дрибнюк P.M. и др. 0 влиянии

режимов отжига на эксплуатационные свойства ламп накаливания // Светотехника. 1975. N 9 С. 17-22.

31. Мордюк B.C., Зотов А.Ф., Ручин В.И. Испарение вольфрама в лампах накаливания //Электр.ист.света: Тр. ВНИИИС. Саранск 1982. Вып.13. С. 48 - 52.

32. Мордюк B.C., Иванов Ю.И. и др. О механизме электрической эрозии в газовом разряде высокого и сверхвысокого давления //Электр.ист.света: Тр. ВНИИИС. Саранск 1978. Вып.10. С.98 - 103.

33. Мордюк B.C., Иванов Ю.И. и др. Напряжение полевого испарения и силы связи в решетке вольфрама //Тр. 1-го Всесоюэ. совещ. по автоионн. микроскопии. Харьков.1976. С. 15 - 16.

34. Мордюк B.C., Иванов Ю.И., Мальцев А.Н. Высокотемпературная автоионная микроскопия вольфрама //Физика металлов и металловедение. 1988. Т.66. Вып.з. С. 546 - 551.

35. Мордюк B.C., Лямин Г.А. о люминесцентном "коллапсе" на упругих дислокационных скоплениях // Тез. докл. 2-го Всесоюэ. совещ. по материалам для источников света. Саранск. 1990. С.30.

36. Мордюк B.C., Мордюк Г.П., Кушта Г.П. Влияние полигониза-ции и рекристаллизации обработки на интенсивность рентгеновских отражений и механические свойства деформированного вольфрама //Физика металлов и металловедение. 1974. Т.38. Вып.1. С. 156 - 160.

37. Мордюк B.C., Мордюк Г.П., Фролкина С.А. Структурные исследования промышленных галофосфатных люминофоров // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1974. Т.38. N6. С.1160 - 1163.

38. Мордюк B.C., Перцев А.Г., Хлынцев В.Н. Локальная дуга в лампах накаливания, инициируемая лазером //Электротехн. пром-сть: сер.светотех. иэд-я. М., 1975. Вып.1. С.4 - 6.

39. Мордюк B.C., Потапов Л.П., Иванов Ю.И. и др. Термоионная эмиссия и диффузия тория в приповерхностных слоях вольфрама //Электр.ист.света: Тр. ВНИИИС. Саранск 1976. Вып.7. С.31 - 37.

40. Мордюк B.C., Полозова Ф.Е. и др. Новый метод контроля провисания вольфрамовых проволок //Электротехн. пром-сть: Свето-тех. изд-я. М., 1970. Вып.4. С.28 - 33.

41. Мордюк B.C., Ручин В.И., Синицын Г.Ф. О влиянии электро-и термопереноса на структуру нити накала и эксплуатационные характеристики ламп накаливавния // Светотехника. 1975. N 6. с.6.

42. Мордюк B.C., Ручин В.И., Синицын Г.Ф. Роль зернограничной деформации при" высокотемпературной ползучести вольфрама //Электр.ист.света: Тр. ВНИИИС.1978. Вып.9. С.111 - 115.

43. Мордюк B.C., Савина Л.Ф. О разрушении вольфрамового тела накала в термоциклическом режиме. //Светотехника.1974.N8.С.15-16.

44. Мордюк B.C., Савина Л.Ф. и др. О термической усталости тела накала ламп накаливания //Источники света. М., 1970. Вып.9. С. 17 - 19.

45. Мордюк B.C., Санаев 10.И., Синицын Г.Ф. Влияние инертной среды на динамическую долговечность автомобильных ламп //Электр.ист.света: Тр. ВНИИИС. Саранск 1974. Вып.6. С.25 - 30.

46. Мордюк B.C., Синицын Г.Ф. Циклическая прочность вольфрама при высоких температурах // Проблемы прочности. 1975. N 7. С. 57 -61.

47. Мордюк B.C., Синицын Г.Ф. Релаксация внутренних напряжений в вольфрамовой проволоке //Электр.ист.света: Тр. ВНИИИС. Саранск 1978. Вып.10. С.110 - 113.

48. Потапов Л.П., Мордюк B.C., Кириенко В.И. Автоионномикрос-копическое исследование микрокристаллов вольфрама, выращенных из газовой фазы. //Физика металлов и металловедение. 1974. Т.38, N 4. С. 890 - 893.

Подписано печати Л— J~L

Псч. .1. ' Тираж 4UU Заказ

Типография МЭИ. Красноказарменная, 13.