Ионно-индуцированные процессы и методы исследования поверхностного слоя металлов и углеграфитовых материалов при высокодозном облучении

• Автор: Борисов, Анатолий Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.08, 01.04.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 304 с. : ил.

Глава 1. Экспериментальное оборудование и методы исследования

1.1. Экспериментальные ионно-лучевые установки

1.1.1. Масс-монохроматор НИКЯФ МГУ

^ 1.1.2. Ионно-лучевая установка МИМ

1.1.3. Приемные камеры ионно-лучевых установок

1.1.4. Имплантер ИМП-60/2

1.2. Оборудование ионно-плазменной, плазменно-электролитической и химико-термической обработки материалов

1.3. Экспериментальный спектрометрический комплекс на циклотроне

ф НИИЯФ МГУ

1.4. Аналитическое оборудование и методы исследований

1.4.1. Исследование элементного состава

1.4.2. Исследование кристаллической структуры
М 1.4.3. Исследование микротопографии поверхности
1.4.4. Исследование микротвердости и износостойкости
1.5. Методы теоретического анализа и компьютерного моделирования
Выводы
Глава 2. Анализ и решение задач спектрометрии ядерного обратного рассеяния
протонов околобарьерных энергий в качестве метода исследования поверхностных
ф слоев материалов
ф 2.1. Преимущества и проблемы спектрометрии ЯОР протонов околобарьерных
энергий для исследования материалов
2.2. Закономерности в энергетических спектрах протонов энергии 5-8 МэВ, обратно рассеянных на одно- и двухкомпонентных мишенях
2.3. Методика и результаты измерений сечений ЯОР протонов энергии 5-8 МэВ
2.3.1. Ядерное обратное рассеяние протонов на карбиде ниобия
2.3.2. Ядерное обратное рассеяние протонов на нитриде ниобия
2.3.3. Ядерное обратное рассеяние протонов на оксидах металлов

2.4. Аналитические и компьютерные методы обработки спектров
ЯОР в исследованиях поверхностного слоя материалов
Выводы
Глава 3. Применение спектрометрии ЯОР протонов в исследованиях поверхностного слоя материалов
3.1. Исследование высокотемпературного окисления и
термодиффузионного азотирования металлических сплавов
3.1.1. Высокотемпературное окисление жаропрочных сплавов
3.1.2. Термодиффузионное азотирование
3.2. Исследование керамикоподобных поверхностных слоев, получаемых
при плазменно-электролитическом оксидировании
3.2.1. Плазменно-электролитическая обработка алюминиевых и магниевых сплавов
3.2.2. Особенности морфологии керамикоподобных покрытий на алюминиевых сплавах
3.2.3. Плазменно-электролитическая обработка титанового фильтрующего элемента
3.3. Исследование ионно-плазменных СгИ и тач покрытий
3.4. Применение спектрометрии ЯОР в технологии твердых сплавов
3.5. Исследование углерод-азотных материалов, получаемых в поисковых работах по синтезу нитрида углерода
3.5.1. Исследование компонентов объемного нитрида углерода
3.5.2. Исследование углерод-азотных тонких пленок
Выводы
Глава 4. Закономерности высокодозной ионной имплантации в металлы и
углеграфитовые материалы
4.1. Проблемы модификации свойств материалов при высокодозной
ионной имплантации
4.2. Зависимость дозы имплантированного азота в поверхностном
слое нитридообразующих металлов отфлюенса ионного облучения
4.3. Имплантация ионов азота в углеграфитовые материалы
4.4. Особенности импульсной полиэнергетической ионной имплантации
4.5. Трибологическое поведение хромистой стали, имплантированной азотом .... 165 Выводы
Глава 5. Исследование закономерностей распыления углеграфитовых материалов
при высокодозном облучении ионами азота
5.1. Актуальные задачи исследований распыления углеграфитовых материалов
5.2. Методики экспериментального исследования и компьютерного моделирования
5.3. Коэффициенты распыления поликристаллических графитов:
сравнение результатов эксперимента и компьютерного моделирования
5.4. Микротопография ионно-индуцированного рельефа поверхности и ее
учет в расчетах коэффициента распыления
Выводы
Глава 6. Ионно-индуцированные структурные изменения в углеграфитовых
материалах при высокодозном облучении
6.1. Особенности радиационного воздействии на углеграфитовые материалы
6.2. Проявление ионно-индуцированных изменений структуры поверхностного слоя в температурных зависимостях ионно-электронной эмиссии
6.3. Ионно-индуцированные изменения кристаллической структуры поверхностного слоя
6.4. Влияние ионно-индуцированных изменений на топографию
облучаемой поверхности
6.5. Точечные электронные (парамагнитные) дефекты
Выводы
Глава 7. Анализ закономерностей и аналитические возможности кинетической
ионно-электронной эмиссии
7.1. Основные закономерности и выводы теории кинетической ионноэлектронной эмиссии. Актуальные задачи исследований
7.2. Неаддитивность кинетической ионно-электронной эмиссии при облучении молекулярными ионами азота
7.3. Влияние радиационных нарушений
среднеквадратический наклон микрограней т = (<£у). Для нормального распределения высот неровностей [138]
Для измерения параметров профиля разработаны различные методы, которые можно разделить на две группы - прямые методы измерения профиля и косвенные, использующие закономерности взаимодействия различного рода излучений с шероховатой поверхностью. К первой группе относятся механические методы, в основе которых лежит ощупывание поверхности с помощью иглы, бесконтактные методы туннельной и атомносиловой микроскопии, методы электронной и оптической микроскопии.
Точность воспроизведения рельефа поверхности определяется, с одной стороны, качеством профилографа или, точнее, его иглы, которая соприкасается с поверхностью при записи профиля. Игла не проникает до дна в те углубления, узость которых меньше радиуса кривизны конца иглы. С другой стороны, точно по острым вершинкам микронеровностей игла не проходит. Таким образом, профиль, записанный с помощью профилографа, воспроизводит микрорельеф шероховатой поверхности несколько искаженным, т.е. в какой-то мере сглаженным.
Оптические методы измерения параметров профиля можно осуществлять с помощью стереоскопических микроскопов и микроинтерферометров. Если рельеф поверхности является регулярным, например, представляют собой систему штрихов, то с помощью оптических приборов можно получить достаточно точные значения отдельных высот и шагов, но использование их при исследовании поверхностей со случайным распределением микронеровностей весьма затруднительно, так как наблюдаемые с помощью таких приборов картины имеют весьма сложный вид. В таких случаях эффективными методами определения параметров шероховатости являются гониофотометрические методы, основанные на том, что пространственное распределение рассеянного поверхностью света содержит информацию как о параметрах одно- и двумерного стохастического рельефа, так и параметрах регулярного рельефа поверхности
(1.7)