Градиентные поверхностные слои на основе наноразмерных металлических частиц: синтез, структура, свойства

• Автор: Курзина, Ирина Александровна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 402 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

ГЛАВА 1 Распределение имплантируемых элементов

по глубине поверхностных слоев никеля и титана в (мезо)поликристаллическом состоянии

1.1 Характеристика металлических мишеней.

Особенности технологической реализации ионного облучения

1.2 Распределение внедренных элементов

по глубине поверхностных слоев никеля и титана

1.2.1 Концентрационные профили внедренных элементов

в поверхностных слоях титана, имплантированных алюминием

1.2.2 Распределение внедренных элементов по глубине поверхностных слоев никеля, имплантированных алюминием
1.2.3 Концентрационные профили внедренных элементов по глубине поверхностных слоев никеля, имплантированных титаном
1.2.4. Влияние условий облучения на распределение
имплантированных элементов в поверхностных слоях металлов в (мезо)поликристаллическом состоянии
1.3 Физические процессы, происходящие в металлических материалах в (мезо)поликристаллическом состоянии
в условиях ионной имплантации
Заключение к главе
ГЛАВА 2 Фазообразование в поверхностных ионно-легированных слоях никеля и титана в (мезо)поликристаллическом состоянии
2.1 Формирование наноразмерных интерметаллидных фаз в никелевых
и титановых матрицах при воздействии ионного облучения
2.2 Особенности исследования структурно-фазового состояния имплантированных металлов

2.3 Особенности фазового состава поверхностных слоев титана,
имплантированных ионами алюминия
2.4.Структурно-фазовое состояние поверхностных слоев никеля,
имплантированных ионами алюминия
2.5 Влияние имплантации ионов титана на структурно-фазовое
состояние ионно-легированных слоев никеля
2.6 Особенности фазообразования в поверхностных слоях металлов, облученных в режиме высококонцентрационной
ионной имплантации
Заключение к главе
ГЛАВА 3 Закономерности формирования градиентных
поверхностных слоев металлов (никеля и титана) в (мезо)поликристаллическом состоянии в условиях ионной имплантации.
Взаимосвязь структуры и механических свойств
3.1 Локализация сформированных фаз в поверхностных слоях титана
3.2 Структура градиентных слоев никеля,
имплантированного ионами алюминия и титана
3.3 Особенности формирования градиентных поверхностных
слоев никеля и титана при воздействии ионного облучения
3.4 Взаимосвязь структурно-фазового состояния поверхностных ионно-легированных слоев металлов и механических свойств
Заключение к главе
ГЛАВА 4 Влияние размера зерна матрицы-носителя в модификации структурно-фазового состояния и механических свойств
поверхностных ионно-легированных слоев металлов
4.1 Получение, структура и физические свойства титановых материалов
в различных структурных состояниях
4.1.1 Получение и структурные особенности титана

в нанокристаллическом и субмикрокристаллическом состояниях..
4.1.2 Структура и физические свойства титана с различным
размером зерна (от нано- до (мезо)поликристаллического)
4.2 Элементный состав поверхностных слоев титана, имплантированных ионами алюминия, и процессы массопереноса
в зависимости от размера зерна мишени
4.3 Влияние размера зерна мишени и режимов имплантации
на структурно-фазовое состояние поверхностных слоев титана,
имплантированных алюминием
4.4. Влияние режимов ионной имплантации
на механические свойства ионно-легированного титана
с различным зеренным состоянием мишени
Заключение к главе
ГЛАВА 5 Физико-химические процессы в градиентных
поверхностных слоях металлических материалов
при ионной имплантации и контакте с окислительной средой
5.1 Структурно-фазовые процессы в поверхностных слоях
облученных материалов
5.2 Процессы формирования интерметаллидных фаз
в поверхностных ионно-легированных слоях металлов
5.3 Теоретическое описание физико-химических процессов, протекающих в металлических материалах в условиях
ионного облучения
5.4 Процессы формирования оксидных и карбидных фаз
в поверхностных слоях металлов в условиях ионного облучения
5.5 Физические механизмы химического процесса поверхностного окисления. Роль структурного и концентрационного факторов
Заключение к главе
ГЛАВА 6 Особенности формирования наночастиц металлов

Продолжение таблицы 1.
Способ генерации плазмы Непрерывный вакуумно-дуговой разряд
Ток ионов в импульсе, А ДО
Диаметр пучка на выходе источника, мм до
Длительность импульса, мкс
Частота следования импульсов, имп/с до
Скорость набора дозы облучения в импульсном режиме, ион/с-см2 до 1,5Т
Концентрация плазмы на выходе источника в отсутствие импульсов ускоряющего напряжения, ион/см2 Ю9-Ю
Скорость осаждения пленок, мкм/ч до
Потребляемая мощность, кВт 6,
Сетевое напряжение питания источника, В
Облучение титановых образцов ионами алюминия проводилось при следующих параметрах (таблица 1.2): частота следования импульсов ускоряющего напряжения - 170 имп/с; длительность импульса - 400 мкс; плотность тока в импульсе 1,2мА/см2 при ускоряющем напряжении 20 кВ, интенсивность ионного потока 3-1014 ион/(см2-с); средняя энергия ионов ~ 40 кэВ. Расстояние от образцов до выхода ионов из источника составляло 0,40 м. Обработка начиналась при комнатной температуре, а максимальная рабочая температура (-1170 К) при выбранном режиме достигалась через 6,5 мин. После достижения заданной температуры образцов ее поддержание обеспечивалось изменением частоты следования импульсов пучка ионов. Облучение титановых мишеней ионами алюминия проводилось при давлении 4-10_3 Па. Было выполнено четыре серии экспериментов (таблица 1.2), отличающихся длительностью облучения. Необходимые дозы облучения (2,2-1017-г2,21018ион/см2, режимы Ti Al-I; Ti-Al-П; Ti-Al-III; Ti-Al-IV) достигались путем вариации длительности имплантации (12-Н25 мин). На рисунке 1.5, а представлена зависимость дозы облучения от времени ионной обработки (рисунок 1.5, а, кривая 1). С ростом длительности облучения (/) наблюдается пропорциональный рост дозы облучения (Ф) согласно уравнению Ф = 0,174+ 0,17.