Исследование закономерностей фазовых и структурных превращений в сплавах на основе алюминия при облучении ионами средних энергий

• Автор: Гущина, Наталья Викторовна
• Шифр специальности: 01.04.07, 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 200 с. : ил.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1. Имплантация ускоренных ионов в вещество

1.2. Представление о механизме ионной имплантации. Физические

процессы в зоне пробега ионов и ее окрестности.

1.3. Экспериментальные данные и теоретические представления о

природе и механизмах эффекта дальнодействия

1.4. Влияние ионного облучения на структуру и свойства алюминия и

его сплавов
1.5. Алюминиевые модельные и деформируемые конструкционные сплавы. Свойства, фазовый состав и особенности термической
обработки

Постановка цели и задач исследования

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Материалы и их обработка.
2.1.1. Модельный сплав А1 4 мас. Си.
2.1.2. Промышленные алюминиевые сплавы АМгб и
2.2. Методика ионной имплантации
2.2.1. Оборудование для ионной имплантации.
2.2.2. Исследование температурных режимов облучения алюминиевых сплавов ионами Аг в зависимости от
энергии и плотности ионного тока.
2.2.3. Расчет проективных пробегов ионов Аг и А1 в исследованных алюминиевых сплавах
2.3. Методы исследования
3. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПАДА ПЕРЕСЫЩЕННОГО ТВЕРДОГО РАСТВОРА В МОДЕЛЬНОМ СПЛАВЕ А1 4 мае. Си ПРИ ОБЛУЧЕНИИ УСКОРЕННЫМИ ИОНАМИ Аг И А1.
3.1. Металлографический анализ исходной зеренной структуры
образцов закаленного сплава А1 4 мае. Си.
3.2. Электронномикроскопические исследования микроструктуры сплава А1 4 мае. Си в исходном, естественно состаренном и облученном ионами Аг и АГ состояниях.
3.3. Результаты измерения микротвердости.
3.4. Рентгеноструктурные исследования
Выводы.
4. ИЗУЧЕНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПУЧКОВ УСКОРЕННЫХ ИОНОВ НА
ХОЛОДНОДЕФОРМИРОВАННЫБ ПРОМЫШЛЕИНЫЕ СПЛАВЫ АМГ6 И . ЗАКОНОМЕРНОСТИ СТРУКТУРНОФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
4.1. Сплав АМгб
4.1.1. Результаты механических испытаний
4.1.2. Изучение роли плакирующего слоя в изменении механических свойств сплава АМгб при ионном
облучении
4.1.3. Металлографический анализ структуры сплава АМгб.
4.1.4. Результаты электронномикроскопических
исследований облученных образцов сплава АМгб.
4.2. Сплав
4.2.1. Результаты механических испытаний.
4.2.2. Металлографический анализ образцов сплава
4.2.3. Результаты электронномикроскопических
исследований.
4.3. Влияние температуры образца на изменение механических
свойств и микроструктуру сплавов АМгб и при облучении.
4.4. Сравнение характера влияния ионного облучения и нагрева аналогичного нагреву при облучении на структуру
холоднодеформированных сплавов АМгб и .
4.5. Способ ионнолучевой обработки листового проката из
алюминиевых сплавов
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ВВЕДЕНИЕ


ДО Яр где Лр средний проективный пробег ионов. В настоящем разделе анализируются литературные данные, подтверждающие наличие эффекта дальнодействия при воздействии ускоренными ионами на различные материалы. Рассмотрены физические модели, предложенные для описания этих данных. Накопленный материал 4, 7. Одни источники , свидетельствуют о фактах существенного повышения физикомеханических характеристик микротвердость, износостойкость поверхностных слоев материалов толщиной от нескольких единиц до нескольких десятков и даже сотен микрон. В других работах приводятся данные об изменении структуры, элементного и фазового состава аномально глубоких приповерхностных слоев материалов, полученные с применением таких методов, как метод каналирования ачастиц, просвечивающая электронная микроскопия ПЭМ, рснтгсноструктурный анализ, полевая ионная микроскопия Г1ИМ, ядерный гаммарезонанс и др. Эти результаты являются прямым доказательством проявления эффекта дальнодействия. Выдвинуто несколько качественных моделей с целью объяснения эффекта дальнодействия в различных его проявлениях. Достоинства и недостатки этих моделей, рассмотрены различными авторами в обзорах 5. Рассмотрим кратко имеющиеся экспериментальные, а также некоторые гипотезы и теоретические модели. Повышение мнкротвердости и улучшение трнбологнческих свойств материалов. Увеличение микротвердости на глубине, превышающей проективные пробеги ионов, наблюдали авторы целого ряда работ . Например, в показано, что при имплантации ионов В1 Б кэВ, 0 мкАсм2, см2 в нержавеющую сталь наблюдается увеличение микротвердости поверхностного слоя толщиной 0 мкм. Представляет интерес цикл работ . Агт с энергиями от 1 до кэВ малыми дозами см2 полупроводниковых кристаллов кремния и металлических фольг толщиной 0 0 мкм обнаружено увеличение микротвердости на на стороне, противоположной облучаемой. Положительный прирост микротвердости на стороне, противоположной облучаемой, имеет место и при экранировании ионноимплантируемой фольги другой металлической фольгой толщиной не более мкм в ходе ионной обработки 2, 1. Установлено , что для всех исследованных металлических материалов существует пороговая энергия, Е0р кэВ, при которой микротвердость резко возрастает, величина пороговой энергии не зависит от дозы, сорта имплантируемых ионов и толщины фольги. Трибологические свойства металлов также, как и полупроводникового кремния, удается модифицировать на глубине, значительно превышающей глубину проникновения ионов , . Согласно в результате облучения подвергнутых прокатке фольг пермаллоя Резоо толщиной мкм ионами Аг1 с энергией кэВ имело место изменение коэффициента фения примерно в 1,5 раза, как с облученной, так и с обратной стороны. С целыо объяснения повышенной стойкости имплантированных материалов по отношению к износу, даже после того как имплантированный слой полностью сносился, высказывалась гипотеза о существовании трибодиффузии. Механизм трибодиффузии заключается в том, что в процессе износа имеет место разогрев поверхностных слоев материалов и диффузия внедренных примесей из зоны пробега ионов вглубь материала Однако в работе показано, что глубина проникновения примесей в результате действия этого механизма может достигать лишь нескольких проективных пробегов ионов. Сверхглубокое проникновение имплантированной примеси и радиационных дефектов. Наиболее простым проявлением эффекта дальнодействия является сверхглубокое проникновение примеси. О распространении, как самих имплантируемых ионов, так и радиационных дефектов на глубину, значительно превосходящую проективные пробеги ионов, свидетельствует большое число работ 1, 2. Это явление было обнаружено прямыми и косвенными методами исследования для достаточно большого круга материалов после облучения ионами различного сорта с энергией 0,5 0 кэВ, в широком диапазоне доз и протяженном температурном интервале. Так в работах 1. Т1, Ей, Эу, вс, 8т на глубине 0 мкм в образцах нержавеющей стали, облученной ионами этих элементов с энергией кэВ при Т 0 С до дозы 2 см2.