Йонна імплантація Алюмінію в неіржавійну крицю

В. Гончаров$^{1}$, В. Зажигалов$^{1}$, М. Гончарова$^{2}$

$^{1}$Інститут сорбції та проблем ендоекології НАН України, вул. Генерала Наумова, 13, 03164 Київ, Україна
$^{2}$Харківський національний університет мистецтв імені І.П. Котляревського, Майдан Конституцiї 11/13, 61003 Харків, Україна

Отримано: 09.11.2022; остаточний варіант - 28.02.2023. Завантажити: PDF

Встановлено, що імплантація Алюмінію в потоці йонів Нітроґену на поверхню неіржавійної криці приводить до часткової рекристалізації («феритизації», інокуляції з утворенням дефектів) несної матриці. СЕМ показала утворення алюмінійового покриття товщиною до 100 нм на поверхні носія в результаті імплантації. Результати РФЕС-дослідження поверхні показали, що цей поверхневий шар містить рентґеноаморфні нітридні, оксидні й оксинітридні сполуки Алюмінію. Окиснення композиту (імплантату) приводить до руйнування нітроґенвмісних сполук, і оксид Алюмінію стає базовим поверхневим шаром. Питома поверхня та механічна міцність поверхневого шару значно зростають після імплантації й окиснення імплантату та підвищення дози імплантації. Зміни структури та морфології поверхні й утворення хемічних сполук на носії впливають на теплофізичні характеристики (підвищуються температура поверхні та приповерхнева температура повітря) порівняно з необробленим зразком.

Ключові слова: морфологія, йонна імплантація, фазовий склад, механічна міцність.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v45/i06/0757.html

PACS: 61.05.cp, 61.72.up, 65.60.+a, 68.37.Hk, 68.37.Ps, 68.55.Ln, 82.80.Pv

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА

H. Kang, C. I. Garcia, K. Chin, and A. J. Deardo, ISIJ Int., 47, No. 3: 486 (2007). Crossref
Novyye Materialy [New Materials] (Ed. Yu. S. Karabasov) (Moskva: MISiS: 2002) (in Russian).
Y. Adraider, S. N. B. Hodgson, M. C. Sharp, Z. Y. Zhang, F. Nabhani, A. Al-Waidh, and Y. X. Pang, JECS, 32, No. 16: 4229 (2012). Crossref
S. El Hajjaji, M. El Alaoui, P. Simon, A. Guenbour, A. Ben Bachir, E. Puech-Costes, M.-T. Maurette, and L. Aries, STAM, 6, No. 5: 519 (2005). Crossref
T. Novakovic, N. Radic, B. Grbic, V. Dondur, M. Mitric, D. Randjelovic, D. Stoychev, and P. Stefanov, Applied Surface Science, 255, No. 5: 3049 (2008). Crossref
P. Stefanov, D. Stoychev, A. Aleksandrova, D. Nicolova, G. Atanasova, and Ts. Marinova, Applied Surface Science, 235, Nos. 1–2: 80 (2004). Crossref
M. P. Vorob’eva, A. A. Greish, A. V. Ivanov, and L. M. Kustov, Appl. Catalysis A: General, 199, No. 2: 257 (2000). Crossref
K. Spencer, D. M. Fabijanic, and M.-X. Zhang, Surface and Coatings Technology, 206, Nos. 14–15: 3275 (2012). Crossref
N. I. Radishevskaya and V. I. Vereshchagin, Butlerovskie Soobshcheniya, 25, No. 8: 75 (2011) (in Russian).
B. A. Kalin, Fizika i Khimiya Obrabotki Materialov, 4, No. 5: 5 (2001) (in Russian).
A. A. Cherny, S. V. Maschenko, V. V. Honcharov, and V. A. Zazhigalov, Nanoplasmonics, Nano-Optics, Nanocomposites, and Surface Studies. Springer Proceedings in Physics (Cham: Springer: 2015), vol.167, p. 203. Crossref
L. B. Begrambekov, Modifikatsiya Poverkhnosti Tverdykh Tel pri Ionnom i Plazmennom Vozdeystvii [Surface Modification of Solids at the Ionic and Plasma Actions] (Moskva: MIFI: 2001) (in Russian).
M. G. Bannikov, J. A. Chattha, V. N. Zlobin, I. P. Vasilev, J. A. Cherkasov, and P. N. Gawrilenko, Proc. of the 7th International Symposium on Advanced Materials (Sep. 17–21, 2001) (Islamabad, Pakistan: International Atomic Energy Agency (IAEA): 2001), p. 341.
V. Honcharov and V. Zazhigalov, Int. J. Biosen Bioelectron, 4, No. 3: 98 (2018).
I. N. Golikov, A. P. Gulyayev, A. S. Kaplan, and O. I. Putimtseva, Stali Vysokolegirovannyye i Splavy Korrozionnostoykie, Zharostoykie i Zharoprochnyye. Marki [High-Alloy Steels and Alloys, Which Are Corrosion-Resistant, Heat-Resistant and Heat-Resistant. Grades] (GOST 5632-72) (Moskva: Gosudarstvennyy Komitet Standartov Soveta Ministrov SSSR: 1975) (in Russian).
M. Nomura, B. Meester, J. Schoonman, F. Kapteijn, and J. A. Moulijn, Separation and Purification Technology, 32, Nos. 1–2: 387 (2003). Crossref
D. Truyen, M. Courty, P. Alphonse, and F. Ansart, Thin Solid Films, 495, Nos. 1–2: 257 (2006). Crossref
T. Giornelli, A. Lofberg, L. Guillou, S. Paul, V. Le Courtois, and E. Bordes-Richard, Catalysis Today, 128, Nos. 3–4: 201 (2007). Crossref
Lenta Kholodnokatanaya iz Korrozionnostoykoy i Zharostoykoy Stali. Tekhnicheskie Usloviya [Cold-Rolled Strips of Corrosion-Resistant and Heat-Resistant Steel. Specifications] (GOST 4986-79) (Moskva: Gosudarstvennyy Komitet Standartov Soveta Ministrov SSSR: 1980) (in Russian).
A. V. Katruha, V. V. Goncharov, and V. O. Zazhigalov, Int. J. Energy for a Clean Environment, 17, Nos. 2–4: 133 (2016). Crossref
V. Honcharov, V. Zazhigalov, Z. Sawlowicz, R. Socha, and J. Gurgol, Nanophysics, Nanomaterials, Interface Studies, and Applications. NANO 2016. Springer Proceedings in Physics (Cham: Springer: 2017), vol. 195, p. 355 (2017). Crossref
S. Kryvoruchko, A. Kryvoruchko, V. V. Honcharov, and V. O. Zazhigalov, Ukrainian Journal of Physics, 67, No. 4: 292 (2022). Crossref
V. V. Goncharov, A. O. Klimash, V. O. Zazhigalov, and V. M. Orlik, Fizika i Khimiya Tverdoho Tila, 12, No. 36: 762 (2011) (in Ukrainian).
J. Dudognon, M. Vayer, A. Pineau, and R. Erre, Surface & Coating Technology, 202, No. 20: 5048 (2008). Crossref
Y. D. Park, I. S. Maroef, A. Landau, and D. L. Olson, Welding J., 81, No. 2: 27 (2002).
S. O. Muradyan, Struktura i Svoystva Liteynoy Korrozionnostoykoy Stali, Legirovannoy Azotom [Structure and Properties of Nitrogen-Alloyed Corrosion-Resistant Steel] (Thesis of Disser. for PhD) (Moskva: Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences: 2015) (in Russian).
A. I. Mihaylyuk and G. F. Volodina, Ehlektronnaya Obrabotka Materialov, 6: 53 (2010) (in Russian).
O. B. Perevalova, Mikrostruktura Legirovannykh Staley [Microstructure of Alloyed Steels] (Tomsk: TGASU: 2011) (in Russian).
Ya. E. Gol’dshtein and V. G. Mizin, Inokulirovanie Zhelezouglerodistykh Rasplavov [Inoculation of Iron–Carbon Melts] (Moskva: Metallurgiya: 1993) (in Russian).
XPS Data Base. THERMO Electron France Les Mimosas, 16 Av du Quebec SILIC 765, 91963 COURTABOEUF CEDEX: http://www.lasurface.com
V. I. Nefedov, Rentgenoehlektronnaya Spektroskopiya Khimicheskikh Soyedineniy [X-Ray Electron Spectroscopy of Chemical Compounds] (Moskva: Khimiya: 1984) (in Russian).
Izmerenie Mikrotverdosti Tsarapaniem Almaznymi Nakonechnikami [Measurement of Microhardness by Scratching with Diamond Instruments] (GOST 21318-75) (Moskva: Gosudarstvennyy Komitet Standartov Soveta Ministrov SSSR: 1975) (in Russian).