Формирование поверхностных слоев, содержащих интерметаллидные соединения систем Ni-Al и Ti-Al, при высокоинтенсивной ионной имплантации

摘要

Исследованы элементный состав и структурно-фазовое состояние поверхностных слоев никеля и титана, легированных в режиме высокоинтенсивной имплантации ионов алюминия на ионно-плазменном, вакуумно-дуговом источнике "Радуга-5" при дозах ионного облучения 4·10~(17)-1·10~(19) ион/см~2. Установлено, что происходит формирование ионно-легированных слоев толщиной до 1000 нм (Ni) и 2000 ни (Ti) в процессе ионной имплантации. Показано, что поверхностные модифицированные слои содержат наноразмерные (средний диаметр 20-70 нм) интер-металлидные фазы Me_3Al, MeAl (Me=Ni, Ti) и твердые растворы переменного по глубине состава, соответствующие равновесным диаграммам состояния систем Ni-Al и Ti-Al. Обнаружено, что увеличение дозы облучения титановых мишеней ионами алюминия приводит к росту толщины ионно-легированного слоя и среднего размера зерен интерметаллидных фаз. Установлена общая закономерность в локализации фаз, сформированных в процессе имплантации, по глубине легированных слоев металлов. Поверхностные слой содержат несколько многофазных зон, количество фаз в которых уменьшается по мере удаления от облучаемой поверхности. Область, содержащая интерметаллиды Me_3Al, MeAl и наиболее близко расположенная к поверхности, способствует улучшению физико-механических свойств материалов.