Влияние ионной имплантации на шероховатость поверхностей и радиус скругления лезвия режущего инструмента

• Автор: Хахина, Ольга Васильевна
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 201 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ЕЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 .Особенности работы размерного режущего инструмента
1.2.Влияние шероховатости рабочих поверхностей размерного режущего инструмента и радиусов режущих кромок на качество обрабатываемых поверхностей
1.3.Влияние ионной имплантации на качество режущего инструмента.
1.4 Исследование процессов, протекающих в поверхностном слое металла при ионной имплантации
1.5 Выводы. Задачи исследования
ГЛАВА 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ
2.1. Процессы, происходящие на поверхности твердого тела при
ионной имплантации
2.1.1 Физическое распыление. Модели физического распыления
2.2 Моделирование ионной имплантации на ЭВМ.
2.2.1 Классификация моделей
2.2.2 Реализация модели ППС. методом Монте - Карло
2.2.3 Математическая модель
2.2.4 Алгоритм решения задачи
2.3 Влияние диффузии на распределение концентрации примеси
по глубине твердого тела
2.4 Результаты моделирования процесса ионной имплантации
2.5 Выводы
ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ
ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ НА ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТЕЙ И ГЕОМЕТРИЮ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
3.1 Исследование стойкости твердосплавного режущего инструмента.
3.1.1 Выбор состава пучка
3.1.2 Исследование влияния ионной имплантации на микротвердость
3.1.3 Исследование влияния ионной имплантации на стойкость
режущего инструмента
3.2 Прогнозирование изменения параметров шероховатости после . ионной имплантации
3.3 Исследование влияния ионной имплантации на шероховатость поверхности.
3.3.1 Методика исследования ионной имплантации на шероховатость поверхности
3.3.2 Результаты экспериментального исследования влияния ионной имплантации на шероховатость поверхности

3.4 Исследование влияния ионной имплантации на геометрию размерного режущего инструмента.
3.4.1 Методика проведения эксперимента по обработке отверстий
модифицированным инструментом
3.4.2 Результаты эксперимента по обработке отверстий модифицированными развертками и влиянию ионной имплантации на радиус скруглення режущих кромок
3.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Среди современных методов поверхностной модификации конструкционных и инструментальных материалов все более возрастающее значение приобретают методы обработки пучками заряженных частиц -потоками низко- и высокотемпературной плазмы, ионными пучками энергией 30 - 300 кэв (ионная имплантация), электронными и ионными пучками с большой плотностью мощности. Ионная имплантация обладает рядом достоинств, обуславливающих ее применения для модификации поверхностных свойств конструкционных и инструментальных материалов. Такими преимуществами являются:
высокая степень чистоты процесса;
строгий контроль количества внедряемого элемента и отсутствие термодинамических ограничений в легировании;
низкая температура процесса и возможность модификации чистовой поверхности изделий вследствие малости изменений их размеров.
Значительный прогресс в развитии фундаментальных основ ионной имплантации в последние 30 лет достигнут благодаря интенсивным исследованиям в области модификации свойств полупроводниковых материалов. Важность технических приложений вызвала к жизни экспериментальные исследования, направленные на изучение фундаментальных физических процессов при ионной имплантации металлов.
Использование метода ионной имплантации, во-первых, позволяет получать исключительно высокую неравновесность и возможность формирования составов сплавов, не доступных традиционным методам их получения. Во-вторых, дает возможность создавать твердые растворы и вторичные фазы, не предсказуемые равновесной диаграммой состояния соответствующих систем. Кроме того, удается достигнуть сочетания высокой плотности дефектов кристаллического строения, уникально большого пересыщения твердых растворов замещения и внедрения, высокодисперсных

ГЛАВА 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ
2.1 Процессы, происходящие на поверхности твердого тела при ионной имплантации
Можно выделить десять разновидностей взаимодействия ионов с поверхностью [12] (рисунок 2.1). Падающий ион может обратно рассеиваться атомом или группой атомов бомбардируемого образца (1). Процесс обратного рассеяния обычно приводит к отклонению траектории иона от первоначального направления после столкновения и к обмену энергией между ионом и атомом мишени. Обмен энергией может быть упругим и неупругим, в зависимости от типа взаимодействующих частиц и энергии иона. Импульс иона может быть достаточно велик для того, чтобы сместить поверхностный атом из положения, где он слабо связан с кристаллической структурой образца, в положение, где связь оказывается сильнее (2). Этот процесс называется образованием дислокации. Ионы с более высокими энергиями могт вызывать внутренние дислокации в толще образца (3). Если соударяющиеся с поверхностью образца ионы передают настолько большой импульс, что полностью освобождаются от связей один или несколько атомов, происходит физическое распыление (4). Ионы могут проникать в кристаллическую решетку и останавливаться там, израсходовав свою энергию , т.е. будет происходить собственно ионная имплантация (5). В результате химических реакций ионов с поверхностными атомами на поверхности образуются новые химические соединения (6). Бомбардирующие положительные ионы в результате процесса оже-нейтрализации могут приобретать на поверхности электроны и отражаться от нее в виде нейтральных атомов (7). Ионы могут оказаться связанными с поверхностью образца (адсорбированными) (8). При ионной бомбардировке