С ионно-плазменными покрытиями из кремния

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ГРАДИЕНТНЫХ СТРУКТУР В ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЯХ НИКЕЛИДА ТИТАНА

Лотков А.И., Мейснер С.Н., Мейснер Л. Л., Сочугов Н.С.*, Соловьев А.А.*

ФГБУН Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук, г.Томск, Россия.

* ФГБУН Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Россий- ской академии наук,. г.Томск, Россия.

[email protected]

В докладе представлены результаты исследований методами дифракции об- ратнорассеянных электронов и рентгеновских лучей закономерностей формирова- ния градиентных нано- и субмикроструктур в приповерхностных слоях никелида титана под воздействием потоков ионов кремния средних энергий (высокодозовая ионная имплантация), однокомпонентных плазменных струй из кремния (метод магнетронного осаждения) и комбинации этих воздействий.

Ионную обработку образцов проводили на ионном имплантере «ДИАНА-3» с применением импульсных однокомпонентных пучков ионов кремния в условиях безмасляной откачки и высокого вакуума (~10-6 Pa). Осаждение покрытий из крем- ния осуществляли с использованием режимов постоянного (DC-) и импульсного (P-) осаждения кремния с изменением параметров обработки.

Физико-механические свойства приповерхностных слоев и их изменение по- сле энергетических воздействий изучали методами нано- и микроиндентирования. Распределение легирующего элемента (кремния) в поверхностном слое контроли- ровали методами рентгеноспектрального и волнодисперсионного микроанализов на оборудовании ЦКП «НАНОТЕХ» ИФПМ СО РАН и ОЖЭ-электронной спек- троскопии.

Обнаружено, что в результате всех видов воздействий кремнием в припо- верхностной зоне образцов формируются градиентные в направлении воздействия структурно-фазовые состояния, которые отличаются между собой в зависимости от способа воздействия. Так, после ионной модификации на поверхности образца формируется упрочненный поверхностный слой, микротвердость в котором в 3-4 раза превышает его исходное значение. Показано, что при осаждении кремния ионно-плазменными способами в поверхностных слоях материала-основы индуци- руются остаточные напряжения, величина которых зависит от режимов (DС-, P-) и параметров ионно-плазменных воздействий. Обнаружена корреляция между уров- нем остаточных напряжений в материале-основе и структурой композиционных слоев, в том числе – концентрацией кислорода в покрытии, промежуточном слое и прилегающим к нему поверхностном слое никелида титана, а также толщиной пер- вых двух слоев.

Методом дифракции обратно рассеянных электронов выявлено наличие гра- диентного изменения структуры слоя под ионно-модифицированной поверхностью или покрытиями из кремния. В частности, после облучения ионами кремния в об- разцах под ионно-модифицированной поверхностью наблюдается слой толщиной 5–10 мкм, составленный из смеси зерен, находящихся в деформированном, фраг- ментированном и рекристаллизованном состояниях. Поскольку, согласно данным рентгеноструктурного фазового анализа каких-либо новых фаз в этом слое не на- блюдалось, за исключением того, что фаза В2 в приповерхностной области имеет больший параметр решетки, чем ее значение в сплаве до ионной обработки, можно сделать заключение, что мелкозернистая струк тура является результатом фраг-

ментации наружной части зерен фазы В2, выходящих на поверхность и подвер- гавшихся прямому ионному воздействию.

Работа выполнена по проекту СО РАН № III.20.2.1 и при финансовой под- держке Министерства образования и науки РФ (государственный контракт

№ 16.740.11.0140).

СТРУКТУРНЫЕ СОСТОЯНИЯ И ДЕФОРМАЦИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЁТКИ ФАЗЫ В2 В ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЯХ НИКЕЛИДА ТИТАНА ПОСЛЕ ЭЛЕКТРОПОЛИРОВКИ ИЛИ ЭЛЕКТРОННО- ПУЧКОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Дата добавления: 2017-01-14