Повышение эксплуатационных характеристик инструмента методом ионной имплантации азота

• Автор: Инзарцев, Юрий Валентинович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 129 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
I. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ МОДИФИКАЦИИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ИНСТРУМЕНТОВ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ

1Л. Место ионной имплантации в ряду упрочняющих технологий

1.2 Моделирование процессов взаимодействия имплантируемых ионов с обрабатываемыми материалами

1.2.1 Моделирование процесса имплантации

1.2.1.1 Механизмы потери энергии имплантируемыми ионами

1.2.1.2 Ядерное торможение иона в материале

1.2.1.3 Электронное торможение иона в материале

1.2.1.4 Распределение имплантируемых примесей в твердых телах

1.2.2 Радиационно-стимулированная диффузия примеси
1.2.3 Остаточные концентрационные напряжения
1.3. Требования к установкам для ионной имплантации в металлы
и сплавы
1.4. Выводы по главе I. Цель и задачи исследования
II. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИОНОВ С ОБРАБАТЫВАЕМЫМИ МАТЕРИАЛАМИ
2.1 Модель для расчета пробегов ионов под действием энергии имплантации
2.1.1 Расчет пробегов ионов методом Монте-Карло
2.1.2 Алгоритм расчета среднего проецированного пробега
2.1.3. Методика расчета распределения концентрации внедренных ионов по глубине материала

2.1.4. Расчет пробегов ионов азота для различных фаз инструментальных материалов
2.2 Моделирование распределения радиационных дефектов по глубине поверхностного слоя материала
2.2.1 Расчет среднего количества и распределения элементарных дефектов, создаваемых одним ионом
2.2.2 Методика расчета распределения радиационных дефектов
по глубине поверхностного слоя материала
2.3 Моделирование распределения внедренных ионов с учетом радиационно-стимулированной диффузии
2.4. Расчет остаточных концентрационных напряжений
2.4.1. Методика расчета остаточных концентрационных напряжений
2.4.2. Программное обеспечение для расчета остаточных концентрационных напряжений
2.4.3 Результаты расчета остаточных концентрационных напряжений
2.5. Выводы по главе II
III. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Экспериментальное оборудование
3.1.1 Разработка установки для ионной имплантации азота в инструментальные материалы на базе вакуумной установки ВУ-1Б
3.1.2 Устройство и характеристики системы электропитания имплантационной установки
3.1.3 Разработка конструкции датчика ионного тока
3.2 Выводы по главе III

IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ИМПЛАНТИРОВАННЫХ ИОНАМИ АЗОТА
4.1. Исследование технологических возможностей установки для ионной имплантации азота в инструментальные материалы
4.2. Выбор технологических режимов имплантации азота в инструментальные стали
4.3. Исследование зависимости микротвердости образцов из стали Р6М5 от технологических режимов имплантации
4.4. Исследование износостойкости торцевых фрез, имплантированных ионами азота
4.5. Выводы по главе IV
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

Для расчета среднего проецированного пробега и его отклонения в соответствии с энергетическими потерями движущегося иона предложен алгоритм, приведенный на рис. 2.2.
2.1.2. Алгоритм расчета среднего проецированного пробега
Схема алгоритма приведена на рис. 2.2. Последовательность действий для расчета среднего проецированного пробега следующая:
а) разыгрывается прицельный параметр, а также характеристики очередного атома мишени (атомный номер и атомная масса);
б) определяются потери энергии по формуле (2.1);
в) рассчитывается текущая энергия частицы;
Е1 = ЕИ -7/
г) рассчитывается текущее значение пробега, при условии Е-, >0;
К) — Д-_/ +ЛК;
д) определяется значение проецированного пробега;
Яр, = Ер -1 + АЛсозф;
где ф определяется по формуле (2.4) и переводится в лабораторную систему координат;
е) если £',• <=0 то Яр1 принимается в качестве значения пробега, в противном случае пункты а - г повторяются;
ж) для расчета распределения количества ионов по глубине пункты а-е повторяются N раз;
з) обрабатывается полученный массив значений 1?р>/ , при этом рассчитывается средний проецированный пробег и среднее квадратичное отклонение пробега;
Расчет среднего проецированного пробега ведется по известной формуле [10]: