Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками

Для моноэнергетичного пучка профиль распределения никеля будет приближенно описываться распределением Гаусса с максимумом, расположенным ниже поверхности, что справедливо даже для сравнительно высоких доз ионов никеля
...
Таким образом, в этом сплаве после импульсной обработки предпочтительно образуется специфическая микроструктура, состоящая из тонкого аморфного слоя, покрытого тонким поликристаллическим слоем, и оба эти слоя расположены на монокристаллической подложке
...
В этом случае закалка происходит из несмешиваемой жидкой системы в области двух фаз, где можно ожидать появления выделений в жидком алюминии, если время достаточно для их зарождения
...
Для моноэнергетичного пучка профиль распределения никеля будет приближенно описываться распределением Гаусса с максимумом, расположенным ниже поверхности, что справедливо даже для сравнительно высоких доз ионов никеля
...
Хотя многочисленные ранние работы по исследованию быстрого затвердевания сплавов были выполнены с использованием сканирующих лазеров и методов охлаждения капель расплава, большие площади, подвергнутые равномерному импульсному нагреву в наносекундном интервале, исследовались очень мало
...
В частности, в случае образования аморфных сплавов сочетание ионной имплантации и импульсной закалки при плавлении дает новые возможности и может обеспечить полезное сравнение между ранними данными по закалке брызг металлов и последними результатами
...
Это обсловлено главным образом тем, что концентрация примесей, которая может быть получена ионной имплантацией в поверхностном слое, не зависит от равновесной реакции границ твердой
...
Хотя многочисленные ранние работы по исследованию быстрого затвердевания сплавов были выполнены с использованием сканирующих лазеров и методов охлаждения капель расплава, большие площади, подвергнутые равномерному импульсному нагреву в наносекундном интервале, исследовались очень мало
...
В частности, в случае образования аморфных сплавов сочетание ионной имплантации и импульсной закалки при плавлении дает новые возможности и может обеспечить полезное сравнение между ранними данными по закалке брызг металлов и последними результатами
...
Это обсловлено главным образом тем, что концентрация примесей, которая может быть получена ионной имплантацией в поверхностном слое, не зависит от равновесной реакции границ твердой
...
Хотя многочисленные ранние работы по исследованию быстрого затвердевания сплавов были выполнены с использованием сканирующих лазеров и методов охлаждения капель расплава, большие площади, подвергнутые равномерному импульсному нагреву в наносекундном интервале, исследовались очень мало
...
В частности, в случае образования аморфных сплавов сочетание ионной имплантации и импульсной закалки при плавлении дает новые возможности и может обеспечить полезное сравнение между ранними данными по закалке брызг металлов и последними результатами
...
Кроме этого, резерфордовское обратное рассеяние и каналирование дают информацию о профилях примесей и общем структурном состоянии приповерхностных слоев, в табл
...
Кроме этого, резерфордовское обратное рассеяние и каналирование дают информацию о профилях примесей и общем структурном состоянии приповерхностных слоев, в табл
...
Конечно, когда микроструктура идентифицирована, каналирование может дать дополнительную количественную информацию, которую трудно или даже невозможно получить с помощью электронного микроскопа
...
Конечно, когда микроструктура идентифицирована, каналирование может дать дополнительную количественную информацию, которую трудно или даже невозможно получить с помощью электронного микроскопа
...
Вакансионные петли при наличии примесей после импульсного плавления не наблюдались, что связано главным образом с взаимодействием растворенных атомов с вакансиями
...
Влияние растворенных примесей на деформацию скольжения детально не рассматривалось, хотя можно предположить, что оно возможно благодаря воздействию на предел текучести материала
...
Микроструктуры растворов Эксперименты по импульсному плавлению алюминия не обнаружили сегрегации примесей на межфазной границе, что обусловлено высокими скоростями движения межфазной границы и интенсивным захватом на ней растворенного вещества
...
При достаточно низких скоростях границы раздела расплав — твердая фаза можно ожидать, что при сегрегации растворенного вещества и наличии конституционного переохлаждения примесное вещество, оттесненное
...
В случае несмешиваемых жидкостей можно полагать, что время плавления достаточно продолжительно для расслоения расплава, который затем будет кристаллизоваться в двух фазах
...
Область двухфазной жидкости и твердой фазы на равновесной фазовой диаграмме при соответствующих температурах также свидетельствует о создании необходимых условий для фазового разделения
...
В закаленном из расплава алюминии часто образуются пересыщенные твердые растворы, поскольку предел растворимости в жидком состоянии обычно больше, чем в твердом
...
Следовательно, хотя диффузионные процессы в твердом состоянии минимальны, в некоторых случаях может происходить образование выделений, причем плотность их может быть очень велика, а размеры малы
...
В общем, аморфную фазу можно считать альтернативным метастабильным состоянием пересыщенному твердому раствору, когда предел растворимости превышен, а фазовое разделение предотвращено
...
Критерии образования метастабильных твердых растворов После приведенного выше обсуждения, можно сформулировать вопрос о том, каков минимум условий, необходимых для образования твердых растворов
...
Он показал, что высокие скорости движения межфазной границы приводят к захвату ею примесей и, что скорости охлаждения в твердой фазе слишком высоки, чтобы произошло образование выделений
...
Чтобы охватить более широкий интервал возможных условий и сплавов, сформулируем четыре более общих критерия образования метастабильных твердых растворов
...
Тем не менее, для более низких скоростей движения межфазной границы или более интенсивной диффузии растворенного вещества возможно протекание сегрегации
...
Критерии образования метастабильных твердых растворов После приведенного выше обсуждения, можно сформулировать вопрос о том, каков минимум условий, необходимых для образования твердых растворов
...
Он показал, что высокие скорости движения межфазной границы приводят к захвату ею примесей и, что скорости охлаждения в твердой фазе слишком высоки, чтобы произошло образование выделений
...
Кроме того, изолированный раствор в решетке матрицы может слегка изменять позиции атомов в совершенной решетке, например, в результате взаимодействия дефектов
...
Термическое образование сплавов в подобных слоях может быть сильно ограничено такими факторами, как возникновение окисных барьеров, нежелательных промежуточных фаз, низких растворимостей и различие в температурах плавления
...
Кроме того, изолированный раствор в решетке матрицы может слегка изменять позиции атомов в совершенной решетке, например, в результате взаимодействия дефектов
...
Термическое образование сплавов в подобных слоях может быть сильно ограничено такими факторами, как возникновение окисных барьеров, нежелательных промежуточных фаз, низких растворимостей и различие в температурах плавления
...
При температурах, равных комнатной и ниже нее, атомы алюминия быстро мигрируют через пленку сурьмы, и их концентрация возрастает с увеличением дозы ионов ксенона
...
При температурах, равных комнатной и ниже нее, атомы алюминия быстро мигрируют через пленку сурьмы, и их концентрация возрастает с увеличением дозы ионов ксенона
...
Число атомов, перешедших границу раздела между пленкой и подложкой, можно через фактор эффективности связать с таким же параметром в случае одной только имплантации
...
Для многослойных пленок миграция между подложкой и пленкой необходима только для обеспечения хорошей адгезии и непрерывного градиента концентрации по направлению к подложке
...
Использование этих методов позволяет наметить путь формирования тонких слоев поверхностных сплавов, ряд из которых невозможно получить другими способами
...
Первое направление охватывает ее применение в качестве метода металловедческого исследования механизмов водной коррозии, высокотемпературного окисления и захвата примесей, а второе — использование имплантации как способа изменения механических и химических свойств поверхности в нужном направлении
...
Данная глава освещает оба направления и содержит обзор состояния вопроса в наиболее активно развивающихся областях за исключением области полупроводников
...
Свойства материала, зависящие от его поверхностного состава Трение Изнашивание Упрочнение Усталость Коррозионная стойкость Электрохимическое состояние Каталитическое действие Декоративность Связи на поверхности Смазочное действие Адгезия Отражательная способность менение лазера для улучшения поверхностно
...
Преимущества и недостатки метода ионной имплантации Характеристика метода ионной имплантации в сравнении с другими способами обработки поверхностей приведена в табл
...
Малая глубина проникновения пучка ионов должна была бы сама по себе сделать имплантацию бесполезной для технических приложений, однако в целом ряде случаев действие имплантированных ионов распространяется намного дальше от поверхности в глубь материала, чем первоначальная глубина проникновения
...
К преимуществам метода относится и то обстоятельство, что, будучи неравновесным процессом, имплантация приводит к образованию таких сплавов в поверхностных слоях, которые невозможны в обычных условиях из
...
Ионная имплантация дает также возможность получить в поверхностном слое сплавы вполне определенного состава, что интересно как с прикладной, так и с исследовательской точек зрения
...
Малая глубина проникновения пучка ионов должна была бы сама по себе сделать имплантацию бесполезной для технических приложений, однако в целом ряде случаев действие имплантированных ионов распространяется намного дальше от поверхности в глубь материала, чем первоначальная глубина проникновения
...
К преимуществам метода относится и то обстоятельство, что, будучи неравновесным процессом, имплантация приводит к образованию таких сплавов в поверхностных слоях, которые невозможны в обычных условиях из
...
Кроме того, для сплавов в поверхностном слое, полученных имплантацией, не играет большой роли явление адгезии, так как не существует явно выраженной границы раздела между фазами
...
Интересно отметить, что снижение силы трения, регистрируемое при совместной имплантаций ионов молибдена с двойным количеством ионов серы, было значительно большим, чем при имплантации только одного из этих элементов
...
Конечно, чтобы проверить возможности ионной имплантации в получении антифрикционных износостойких поверхностей, нужны дальнейшие исследования, но в принципе такая технология может стать новым методом формирования твердой фазы
...
Интересно отметить, что снижение силы трения, регистрируемое при совместной имплантаций ионов молибдена с двойным количеством ионов серы, было значительно большим, чем при имплантации только одного из этих элементов
...
В условиях изнашивания при трении имеют место еще два процесса, действием которых можно объяснить влияние ионной имплантации на слой намного более толстый, чем глубина проникновения ионов
...
Диффузия вдоль линий леса дислокаций является наиболее вероятным механизмом переноса и нам, как и другим исследователям, с помощью анализа ядерных реакций удалось обнаружить значительные скопления имплантированного азота под следами изнашивания на глубине, значительно превышавшей первоначальную глубину имплантации
...
Анализ ядерных реакций подтвердил, что следы изнашивания сильнее окислены в одних и тех же условиях изнашивания на имплантированной стали по сравнению с необработанной имплантацией
...
Имплантированные ионы азота или углерода могут сегрегировать к дислокациям в кобальте, так же как и в сплавах железа, а поскольку кобальт в противоположность железу не образует стабильных нитридов или карбидов, имплантированные атомы останутся в твердом растворе
...
Мази, согласно его данным, наблюдал с помощью электронного микроскопа мартенситные превращения в кобальтовой связке имплантированного твердого сплава на основе карбида вольфрама
...
Кроме того, азот может сегрегировать к поверхностям раздела карбидных зерен и кобальтовой связки, усиливая химические связи на этой поверхности и упрочняя композит Положительное влияние ионной имплантации в вольфрамовых твердых сплавах
...
Это служит убедительным аргументом в пользу миграции имплантированного азота или углерода по узлам внедрения кобальтовой связки, ускоренной под действием больших термических градиентов под микронеровностями поверхностей
...
По этой причине, если условия изнашивания относительно мягкие и охлаждение интенсивное, имплантированные атомы малоподвижны и процесс должен протекать менее интенсивно
...
Вслед за указанными выше, причем во многом неожиданными результатами, последовала серия исследований в условиях абразивного и адгезионного изнашивания
...
Имплантированные ионы азота или углерода могут сегрегировать к дислокациям в кобальте, так же как и в сплавах железа, а поскольку кобальт в противоположность железу не образует стабильных нитридов или карбидов, имплантированные атомы останутся в твердом растворе
...
Мази, согласно его данным, наблюдал с помощью электронного микроскопа мартенситные превращения в кобальтовой связке имплантированного твердого сплава на основе карбида вольфрама
...
Кроме того, азот может сегрегировать к поверхностям раздела карбидных зерен и кобальтовой связки, усиливая химические связи на этой поверхности и упрочняя композит Положительное влияние ионной имплантации в вольфрамовых твердых сплавах
...
Это служит убедительным аргументом в пользу миграции имплантированного азота или углерода по узлам внедрения кобальтовой связки, ускоренной под действием больших термических градиентов под микронеровностями поверхностей
...
Поскольку обычно абразивное изнашивание в сильной степени зависит от твердости, авторы надеялись получить информацию о влиянии имплантации на твердость
...
Это предположение недавно получило дальнейшее подтверждение в исследованиях с применением просвечивающей электронной микроскопий, которыми было показано, что азот способствует переходу мартенсита в стали
...
Зингер и Больстер обнаружили также, что упрочнение при абразивном изнашивании, сопровождающееся повышением износостойкости углеродистой стали, ограничивается глубиной имплантации
...
Тем не менее снижение износа проявлялось после удаления слоя материала толщиной несколько микрометров, что на несколько порядков больше глубины имплантации
...
Для проверки указанного предположения изучался эффект двойной имплантации с целью выяснения роли разрушения при облучении и взаимодействия между атомами внедрения и дефектами
...
Для проверки указанного предположения изучался эффект двойной имплантации с целью выяснения роли разрушения при облучении и взаимодействия между атомами внедрения и дефектами
...
Применение ионной имплантации в технике для снижения износа Область применения Материал Режим обработки ионами Результат Резаки бумаги Вырубные и пробивные штампы для ацетатов Сверла
...
Применение ионной имплантации в технике для снижения износа Область применения Материал Режим обработки ионами Результат Резаки бумаги Вырубные и пробивные штампы для ацетатов Сверла
...
При этом поскольку образование заусенцев должно быть минимальным для того, чтобы пластины прилегали друг к другу плотно, от инструмента требуются очень высокая точность размеров и износостойкость
...
Следует отметить, что имплантация азота не оказалась эффективной в повышении износостойкости инструментальных сталей и твердых сплавов при обработке черных металлов
...
У твердосплавного инструмента предполагается, что механизм изнашивания при высокой температуре резания определяется диффузией кобальта из связки и выпадением зерен карбида
...
При этом триботехнические испытания на машине типа шарик — диск показали, что имплантация титана в сталь существенно удлиняет инкубационный период, после которого начинается интенсивное изнашивание
...
Стрелками показано, что начало интенсивного изнашивания для имплантированной титаном стали имеет существенный разброс по пути трения, но наступает всегда позже, чем у неимплантированной стали
...
При этом поскольку образование заусенцев должно быть минимальным для того, чтобы пластины прилегали друг к другу плотно, от инструмента требуются очень высокая точность размеров и износостойкость
...
Однако их применимость ограничена достаточно узкой областью, в которой требуется очень высокая стабильность размеров и где не может быть применен более дешевый метод газофазного осаждения, требующий для осуществления высоких температур
...
На наш взгляд, сочетание воздействия ионных пучков с традиционными методами нанесения покрытий представляется весьма перспективным в будущем для получения тонкопленочных структур, защищающих от изнашивания и коррозии
...
Перемешивание ионным пучком Использование перемешивания ионным пучком для регулирования химических и механических свойств поверхностей не получило столь широкого распространения по сравнению с применением в электронике, описанном в предыдущих главах
...
Указанные исследования предлагают весьма перспективные пути оценки механизмов трения и изнашивания в таких простых трибологических системах, как покрытия и поверхностные слои, модифицированные ионной имплантацией
...
Исследуя шлифы поперечных сечений поверхностных слоев, можно измерить глубину деформированной зоны и оценить взаимосвязь между изменениями микроструктуры при различной степени пластической деформации
...
Указанные исследования предлагают весьма перспективные пути оценки механизмов трения и изнашивания в таких простых трибологических системах, как покрытия и поверхностные слои, модифицированные ионной имплантацией
...
Исследуя шлифы поперечных сечений поверхностных слоев, можно измерить глубину деформированной зоны и оценить взаимосвязь между изменениями микроструктуры при различной степени пластической деформации
...
Указанные исследования предлагают весьма перспективные пути оценки механизмов трения и изнашивания в таких простых трибологических системах, как покрытия и поверхностные слои, модифицированные ионной имплантацией
...
К тому же при изучении пластической деформации становится возможным объяснение многих процессов, сопровождающих трение, которые трудно понять с иных позиций
...
Энергетическая модель трения Если предположить, что работа трения при скольжении равна работе пластической деформации, то естественно использовать это условие равенства для построения энергетической модели трения
...
Любой из этих случаев можно реализовать при обработке поверхности с помощью ионной имплантации при соответствующем контроле толщины имплантируемого материала и подборе имплантированных веществ
...
Изнашивание и перенос при трении скольжения При пластической деформации на поверхности может наблюдаться образование следа износа без отделения частиц износа
...
Продукты износа имеют очень широкий диапазон размеров — от долей микрометра до миллиметра, а также сильно различаются формой, образуя неправильные пластинки, хлопья, цилиндры, сферы и кластеры
...
Кроме того, при исследовании хлопьевидных частиц оказалось, что их структура является такой же композиционной на микроуровне, как и у слоев переноса, что подтверждает тот факт, что эти частицы образуются при отслаивании слоев переноса
...
Методы поверхностной модификации, в частности ионная имплантация, оказывают влияние на все эти процессы, но предвидеть, каков будет окончательный результат в изменении износостойкости на нашем уровне знаний, пока трудно
...
Если же имплантация замедлит процесс образования первичных частиц, из которых формируется впоследствии слой переноса, то, очевидно, снизится интенсивность изнашивания за счет отделения мелкодисперсных частиц
...
Присутствие перенесенного слоя сказывается и на силе трения, поскольку диссипация энергии продолжается при деформировании этого слоя, в зависимости от механических свойств формирование слоя может либо увеличить, либо снизить силу трения
...
Имплантация может повлиять на силу трения двумя путями — прямым, изменяя механические свойства поверхностного слоя по сравнению с подложкой, и косвенным — меняя механизм формирования перенесенного слоя
...
Одной из причин этого, возможно, является то обстоятельство, что в процессе скольжения слой сильно деформированного материала образуется в широком диапазоне исходных условий
...
Изнашивание при обычном трении имеет более сложный механизм, и возможным путем влияния на него модификации поверхности является изменение перенесенных слоев
...
Поэтому методы обработки поверхности для повышения ее износостойкости в условиях обычного и абразивного изнашивания могут быть принципиально различными
...
Введение Усталость является исключительно опасным видом разрушения материала, которое не сопровождается явными предшествующими признаками, В общем случае разрушение наступает при циклическом нагружении под напряжением ниже статического предела прочности
...
В то время как испытания при постоянном напряжении наиболее распространены, испытания при постоянной деформации, как правило, используются в изучении дислокационных процессов
...
Поэтому вопрос о том, как можно повлиять на дислокации применением имплантации, является главным в определении возможности влиять на усталостное разрушение, так же как и на любой процесс, в котором основную роль играет механизм повреждения поверхности
...
Экспериментальные результаты Первые работы по исследованию усталости имплантированных металлов были выполнены группой специалистов Харвелла, которые обнаружили заметное повышение долговечности образцов низкоуглеродистой стали после имплантации азотом
...
Очевидно, что имплантация азота в низкоуглеродистую сталь увеличивает усталостную выносливость, особенно если после имплантации следует низкотемпературный отжиг
...
Следует отметить, что с металловедческой точки зрения обработанная имплантацией сталь представляет собой сложную систему из относительно мягкой ферритной фазы и перлита, который состоит из перемежающихся слоев цементита
...
Преципитаты и кластеры, образовавшиеся при имплантации, должны перераспределиться при взаимодействии ионов с этими фазами, образуя в результате равновесное распределение преципитатов
...
Можно предположить, что мартенситная фаза образовалась при имплантации, но ее трудно было обнаружить пока не произошло декорирующее ее выпадение нитридов
...

Расчеты тепловых процессов при сварке
Сборка и сварка корпусов судов
Технологія конструкційних матеріалів і матеріалознавство: Практикум: Навч.посібник
Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками
Металловедение пайки
Теорія зварювальних процесів. Дослідження фізико-хімічних і металургійних процесів та здатності металів до зварювання
Справочник по сварке цветных металлов

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками