Высоконеравновесные фазово-структурные состояния в металлических сплавах после ионной имплантации и в ионно-плазменных покрытиях нитрида титана

• Автор: Сафаров, Альберт Фаритович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 204 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ
1. ВЫСОКОНЕРАВНОВЕСНЫЕ ФАЗОВО-СТРУКТУРНЫЕ СОСТОЯНИЯ В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВАХ ПОСЛЕ ВЫСОКОДОЗНОЙ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ..
1.1 Особенности фазовых превращений и формирования дефектной субструктуры в зоне ионного легирования
1.1.1 Особенности фазовых превращений и формирование высоконеравновесных структурных состояний в системах "металл-металлоид"
1.1.2 Структурно-фазовые превращения в сплавах с ограниченной растворимостью
1.1.3 Влияние газовой среды имплантера на особенности структурнофазовых превращений в ионно-имплантированном слое
1.2. Особенности аморфизации при ионной имплантации
1.2.1. Аморфизация в системах металл-металлоид
1.2.2. Сплавы с ограниченной растворимостью
1.2.3. Особенности аморфизации интерметаллических соединений. "
1.3. Микроструктура и свойства нано- и субмикрокристаллических материалов
1.3.1 Свойства
1.3.2 Структура
2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Постановка задач диссертации
2.2. Материалы, научное и технологическое оборудование, методы исследования
2.3 Методика электронномикроскопического анализа субструктур с высокими непрерывными разориентировками (высокой кривизной кристаллической решетки)
СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В СТАЛЯХ И СПЛАВАХ НА
ОСНОВЕ МОЛИБДЕНА ПРИ ВЫСОКОДОЗНОЙ ИИ
3.1 Закономерности структурно-фазовой модификации молибдена при высокодозной ИИ в комбинации с ионно-стимулированнным взаимодействием поверхности с элементами газовых сред и им-плантеров
3.1.1 Изменение элементного состава и структурно-фазовые превращения в молибдене при высокодозной имплантации металлических ионов в разных газовых средах
3.1.2 Влияние температуры на закономерности структурно-фазовой модификации поверхности молибдена при имплантации ионов циркония и азота
3.2 Высокоэнергетические дефектные структуры и их роль в структурно-фазовой модификации ионно-легированных слоев
3.2.1 ИИ в режиме формирования поверхностного слоя нитридной фазы
3.2.2 Высокодефектные структурные состояния после ИИ в режимах карбидизации поверхностного слоя
3.2.3 Влияние высокодефектного структурного состояния на закономерности массопереноса в зоне
ионно-лучевой модификации
3.3 Исследование закономерностей и механизмов аморфизации молибдена в различных условиях ионно-лучевой обработок
3.3.1 Микроструктура поверхностного слоя после ИИ
по режиму VII
3.3.2 Особенности аморфизации молибдена после ИИ
по режиму VIII
3.3.3 Структурно-фазовые превращения в процессе ИИ
по режиму IX
3.3.4 Обсуждение результатов
3.4 Влияние температуры и газовой среды имплантера на микроструктуру и трибологические свойства сталей после высокодозной ионной имплантации
4. МИКРОСТРУКТУРА ВАКУУМНО-ДУГОВЫХ ПОКРЫТИЙ НИТРИДА ТИТАНА НА РАЗНОМ РАССТОЯНИИ ОТ ПОВЕРХНОСТИ ПОДЛОЖКИ
4.1 Микроструктура покрытий, нанесенных в атмосфере молекулярного азота
4.1.1 Особенности микроструктуры покрытий, полученных по режиму!
4.1.2 Микроструктура покрытия на расстоянии 2+3 мкм от поверхности подложки
4.2 Особенности высокодефектной субструктуры в субмикрокристаллах нитрида титана
4.2.1 Дислокационная структура
4.2.2 Особенности распределения дисклинаций
в СМК состоянии
4.3 Влияние низкоэнергетического ионного облучения на микроструктуру покрытий нитрида титана
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

именно таковыми являются элементы аморфизаторы) возможно достижение высокого пересыщения твердого раствора, а также выделения высокодисперсных вторичных фаз в поверхностном слое. Вследствие этого в слое развиваются чрезвычайно высокие внутренние напряжения. Поэтому формирование высокоэнергетических дефектных и дисперсных субструктур, предшествующих амор-физации, является важным термодинамическим фактором развития последней. С этим согласуются экспериментальные исследования аморфизации в ряде систем.
Так проведенное в [34] подробное электронномикроскопическое исследование структурно-фазовых превращений при имплантации в молибден ионов С+ и N+ выявило следующее. При дозах облучения ~5х1016 ион/см2 в молибденовой матрице и в формирующихся вторичных фазах M02N и М02С развиваются субструктуры с непрерывными разориентировками и высокой (достигающей значений 15-4-25 град/мкм) кривизной кристаллической решетки. Такое структурное состояние можно обеспечить зарядовой плотностью дислокаций (избы-

точной плотностью дислокаций одного знака) р+ = (р+- р.)« 10 см' . В отличие от ячеистых и фрагментированных субструктур в чистых металлах, субструктура с такой кривизной действительно представляет собой высокоэнергетическую субструктуру и тесно связана с нерелаксированными полями высоких внутренних напряжений. При повышении дозы имплантации до (2т5)х1017 ион/см2 в случае ионов С+ происходила аморфизация поверхностного слоя. Интересные данные приведены по ИИ меди в Мо в технологическом вакууме ~10'4

Торр [15]. При дозах, не превышающих 10 ион/см , формируется аналогичная представленной выше субструктура с высокими непрерывными разориентировками. При достижении доз « 5x101' ион/см2 происходит диспергирование решетки до субмикрообластей от 40 до 70 А. Начиная с доз « 1018 ион/см2 наблюдается аморфизация поверхности. Представленные данные подтверждают предположение о том, что одним из термодинамических факторов аморфизации в системах "металл-металлоид" может быть повышение внутренней энергии за счет формирования высокоэнергетических дислокационных субструктур с высокой кривизной кристаллической решетки и высокодисперсных субмикрокристаллов размерами ~100-4-200 А.
Необходимо также подчеркнуть следующее. Как уже отмечалось, исклю-