Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Для поверхностного модифицирования за счет внедрения ионов в материал подложки без формирования покрытий

Для создания покрытий различного функционального назначения, в том числе износостойких;

Ионные технологии поверхностного модифицирования являются на сегодняшний день наиболее прогрессивными. Ионные технологии требуют применения вакуумной техники и высоких ускоряющих напряжений.

Лекция №11

1. Изменение элементного состава при больших дозах облучения;

2. Структурные превращения при ионной бомбардировке;

3. Ионный синтез. Ионная металлургия. Ионная эпитаксия.

 

Очевидные преимущества этой группы методов включают легкость управления пучком заряженных частиц, возможность разгонять их до практически любой необходимой энергии и легко изменять вид используемых ионов, исключительную чистоту методов, воспроизводимость и контролируемость параметров обработки.

Используемые ионные технологии предназначены:

В первом случае, при наиболее распространенном на практике ионно-плазменном напылении, осаждение потока ионов ведется из плазмы на деталь, находящуюся под отрицательным потенциалом, значение которого достигает 103 В и выше.

Метод позволяет получать пленки равномерной толщины и мелкодисперсной структуры с хорошей адгезией к подложке. На практике получили широкое распространение покрытия из чистых металлов, нитридов и карбидов титана, циркония, хрома и др. К недостаткам ионно-плазменного напыления можно отнести большое число параметров, активно влияющих на структуру и свойства получаемых покрытий, а также возможные перегрев поверхности выше температуры отпуска и разупрочнение сталей или, наоборот, недостаточный нагрев поверхности, приводящий к низкой адгезионной прочности покрытия.

Ионные методы формирования покрытий имеют общее свойство — результатом их применения является изменение размеров обрабатываемого изделия. Применение этих методов связано с необходимостью обеспечения высокой адгезии покрытия к материалу основы, для чего требуется поддержание определенного температурного диапазона осаждения.

В связи с вышеизложенным, наиболее перспективным является другое направления развития ионных технологий,- поверхностного модифицирования за счет внедрения ионов газов в материал подложки без формирования покрытий, – одна из разновидностей так называемой ионной имплантации.

Суть метода заключается в поверхностной обработке изделия ионами с энергией, достаточной для их внедрения в поверхностные слои материала. Пороговая энергия, выше которой начинается внедрение ионов составляет примерно 3*10-18 Дж (рисунок 1). Глубина проникновения при энергии частиц 10-18 – 10-17 Дж не превышает нескольких межатомных расстояний (до 10 Å).

Обычно рассматривают три энергетических диапазона ионной имплантации: низкоэнергетическая (10-17 – 10-16 Дж), имплантация ионов средних энергий (10-15 – 10-14 Дж), высокоэнергетическая имплантация (10-13 Дж и выше).

 

1 Дж ≈ 6,2415·1018 эВ

 

Энергетические диапазоны воздействий ионного потока на поверхность твёрдого тела.

Как показывают оценки и эксперименты, обусловленный распылением поверхности в процессе имплантации верхний предел имплантированной примеси ограничен 20 - 50 атомными %, что является вполне достаточным для получения сплавов и управления свойствами поверхности. Реально это соответствует диапазону доз 1021 - 1022 м-2. На практике доза облучения, как правило, колеблется от 1019 до 1022 м-2. При дозах меньше 1019 м-2 повышение эксплуатационных характеристик изделий незначительно. При увеличении дозы имплантации выше 1022 м-2 улучшение эксплуатационных характеристик изделий существенно замедляется, и начинают проявляться различные нежелательные эффекты, например, радиационное распухание, которые приводят к разрушению поверхностного слоя обрабатываемого материала.

Схема процессов, происходящих при ионной имплантации

Для прогнозирования структуры и свойств поверхностного слоя образцов после имплантации при известных параметрах ионного потока (управляемых за счет изменения тока на катоде, ускоряющего напряжения между анодом и экстрактором, давления газа в камере и др.), необходимо знание параметров:

1) дозы имплантации;

2) пробегов ионов при известном ускоряющем напряжении;

3) распределения примеси в материале после имплантации;

4) полей остаточных концентрационных напряжений.

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Вопросы для самопроверки | Фазовые и структурные превращения в поверхностных слоях конструкционных материалов при ионной имплантации
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 391; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.014 сек.