Loading [MathJax]/jax/output/HTML-CSS/jax.js

Йонна імплантація Алюмінію в неіржавійну крицю

В. Гончаров1, В. Зажигалов1, М. Гончарова2

1Інститут сорбції та проблем ендоекології НАН України, вул. Генерала Наумова, 13, 03164 Київ, Україна
2Харківський 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
  1. H. Kang, C. I. Garcia, K. Chin, and A. J. Deardo, ISIJ Int., 47, No. 3: 486 (2007). Crossref
  2. Novyye Materialy [New Materials] (Ed. Yu. S. Karabasov) (Moskva: MISiS: 2002) (in Russian).
  3. 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
  4. 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
  5. 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
  6. P. Stefanov, D. Stoychev, A. Aleksandrova, D. Nicolova, G. Atanasova, and Ts. Marinova, Applied Surface Science, 235, Nos. 1–2: 80 (2004). Crossref
  7. M. P. Vorob’eva, A. A. Greish, A. V. Ivanov, and L. M. Kustov, Appl. Catalysis A: General, 199, No. 2: 257 (2000). Crossref
  8. K. Spencer, D. M. Fabijanic, and M.-X. Zhang, Surface and Coatings Technology, 206, Nos. 14–15: 3275 (2012). Crossref
  9. N. I. Radishevskaya and V. I. Vereshchagin, Butlerovskie Soobshcheniya, 25, No. 8: 75 (2011) (in Russian).
  10. B. A. Kalin, Fizika i Khimiya Obrabotki Materialov, 4, No. 5: 5 (2001) (in Russian).
  11. 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
  12. 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).
  13. 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.
  14. V. Honcharov and V. Zazhigalov, Int. J. Biosen Bioelectron, 4, No. 3: 98 (2018).
  15. 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).
  16. M. Nomura, B. Meester, J. Schoonman, F. Kapteijn, and J. A. Moulijn, Separation and Purification Technology, 32, Nos. 1–2: 387 (2003). Crossref
  17. D. Truyen, M. Courty, P. Alphonse, and F. Ansart, Thin Solid Films, 495, Nos. 1–2: 257 (2006). Crossref
  18. T. Giornelli, A. Lofberg, L. Guillou, S. Paul, V. Le Courtois, and E. Bordes-Richard, Catalysis Today, 128, Nos. 3–4: 201 (2007). Crossref
  19. 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).
  20. A. V. Katruha, V. V. Goncharov, and V. O. Zazhigalov, Int. J. Energy for a Clean Environment, 17, Nos. 2–4: 133 (2016). Crossref
  21. 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
  22. S. Kryvoruchko, A. Kryvoruchko, V. V. Honcharov, and V. O. Zazhigalov, Ukrainian Journal of Physics, 67, No. 4: 292 (2022). Crossref
  23. 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).
  24. J. Dudognon, M. Vayer, A. Pineau, and R. Erre, Surface & Coating Technology, 202, No. 20: 5048 (2008). Crossref
  25. Y. D. Park, I. S. Maroef, A. Landau, and D. L. Olson, Welding J., 81, No. 2: 27 (2002).
  26. 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).
  27. A. I. Mihaylyuk and G. F. Volodina, Ehlektronnaya Obrabotka Materialov, 6: 53 (2010) (in Russian).
  28. O. B. Perevalova, Mikrostruktura Legirovannykh Staley [Microstructure of Alloyed Steels] (Tomsk: TGASU: 2011) (in Russian).
  29. Ya. E. Gol’dshtein and V. G. Mizin, Inokulirovanie Zhelezouglerodistykh Rasplavov [Inoculation of Iron–Carbon Melts] (Moskva: Metallurgiya: 1993) (in Russian).
  30. XPS Data Base. THERMO Electron France Les Mimosas, 16 Av du Quebec SILIC 765, 91963 COURTABOEUF CEDEX: http://www.lasurface.com
  31. V. I. Nefedov, Rentgenoehlektronnaya Spektroskopiya Khimicheskikh Soyedineniy [X-Ray Electron Spectroscopy of Chemical Compounds] (Moskva: Khimiya: 1984) (in Russian).
  32. 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).