Микроструктура покрытий на основе нитрида титана, полученных вакуумными методами

• Автор: Фортуна, Сергей Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 231 с.

Список основных обозначений и сокращений

1 Тонкие упрочняющие и защитные покрытия на основе

фаз внедрения (твердых растворов внедрения)

1.1 Сильно нестехиометрические твердые соединения на основе

фаз внедрения

1.2 Ультрадисперсные материалы и покрытия. Классификация, структура,

способы получения

1.3 Вакуумные методы нанесения покрытий

1.3.1 Нанесение покрытий методами газофазного осаждения

(химическое осаждение)

1.3.2 Вакуумно-плазменные методы нанесения покрытий

(физическое осаждение)
1.4 Ионная имплантация как метод модификации покрытий
1.5 Внутренние напряжения в покрытиях и методы их измерения
1.5.1 Характеристика внутренних напряжений
1.5.2 Методы измерения внутренних напряжений в покрытиях
1.6 Постановка задачи
2 Материалы и методы исследования
2.1 Материалы исследования
2.2 Методы исследования состава, микроструктуры,
топологии поверхности и физико-механических свойств покрытий
2.2.1 Измерение адгезионной прочности покрытий
2.2.2 Подготовка объектов для просвечивающей
электронной микроскопии
2.2.3 Методика электронно-микроскопических исследований
покрытий на основе нитрида титана
2.2.4 Измерение остаточных внутренних напряжений в покрытиях методами просвечивающей электронной микроскопии
3 Микроструктура покрытий на основе нитрида титана,
нанесенных вакуумными методами
3.1 Микроструктура покрытий, нанесенных методом
газофазного осаждения
3.2 Микроструктура покрытий на основе нитрида титана,
нанесенных вакуумно-плазменными методами
3.2.1 Вакуумно-дуговые покрытия
3.2.2 Покрытия, нанесенные методом активированного
реакционного испарения
3.2.3 Микроструктура ионно-плазменных покрытий, полученных в условиях очистки плазмы вакуумно-дугового
разряда от капельной фракции
3.2.4 Микроструктура и состав покрытий на основе нитрида титана, полученных методом плазмо-магнетронного осаждения
3.3 Особенности микроструктуры покрытий,
полученных вакуумными методами
4 Модификация микроструктуры покрытий на основе
нитрида титана при ионной имплантации
4.1 Ионно-имплантированные газофазные покрытия

4.1.1 Микроструктура газофазных покрытий, имплантированных
ионами металлов
4.1.2 Модификация микроструктуры газофазных покрытий
в процессе имплантации азотом
4.2 Ионно-имплантированные покрытия, полученные методом
активированного реакционного испарения (АРИ)
4.2.1 Влияние металлической ионной имплантации на
микроструктуру АРИ покрытий
4.2.2 Послойное исследование микроструктуры АРИ покрытия, имплантированного азотом
4.2.3 Модификация топологии поверхности и физико-механических
свойств покрытий в процессе ионной имплантации
4.3 Заключение по четвертой главе
Основные результаты и выводы
Литература
,219

ионные источники в настоящее время широко применяются не только в исследовательских целях, но и для модификации служебных свойств деталей машин и инструмента на промышленных предприятиях многих стран мира.
Бомбардировка быстрыми ионами и атомами поверхности твердых материалов сопровождается рядом физических явлений или процессов. Среди них: Оже-электронная эмиссия и нейтрализация подлетающего к поверхности иона, отражение части бомбардирующих ионов и их энергии, ионноэлектронная потенциальная и кинетическая эмиссия, ионно-фотонная эмиссия, внедрение ионов, потери энергии и распределение внедренных атомов по глубине твердого тела, радиационные повреждения, диффузия и радиационноускоренная диффузия, ионное распыление, блистеринг, шелушение поверхности ряда твердых материалов и др.
При ионной имплантации ускоренные атомы внедряются в поверхностный слой конденсированной подложки. Толщина поверхностного слоя, в котором происходит торможение ионов, в зависимости от энергии ускоренных ионов варьирует от долей микрона до десятков и сотен микрон. Механические, химические, электрические, оптические, магнитные и другие свойства твердых тел могут существенно изменяться при введении примесных атомов путем ионной имплантации. Использование ускоренных ионов дает возможность вводить в поверхностную область любого твердого тела практически любой легирующий элемент, что позволяет получать требуемую концентрацию вводимого легирующего элемента и характер его распределения в поверхностной области облучаемой мишени. Как правило, такие распределения легирующего элемента не могут быть достигнуты иным путем.
Ионная имплантация имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами обработки поверхности (например, нанесением покрытий). К ним можно отнести следующие: поверхностные свойства материала можно изменять независимо от его объемных свойств; процесс не имеет термодинамических ограничений, предел растворимости может быть превышен на несколько порядков, составы сплавов не ограничены диффузией, а также могут быть по-