Кристаллическая решетка

Получить ионы азота в большом количестве с помощью ионного ускорителя проще, чем ионы других элементов, так как азот — это газ и он легко ионизуется. За практически приемлемое время методом ионной имплантации можно получить концентрацию азота, равную 20—40 ат. % (атомным процентам), т. е. столько, сколько необходимо для повышения прочности и износостойкости обрабатываемой поверхности. При имплантации ионы азота либо просто внедряются в кристаллическую решетку, образуя так называемый твердый раствор, либо образуют азотные соединения, которые распределяются тонким слоем. Проведенные испытания, в которых на вращающийся стальной диск с обработанной ионной имплантацией поверхностью давили стальным стержнем с различной нагрузкой, показали, что износостойкость за счет такой обработки повышается в 10 раз. Степень снижения износа зависит от состава стали, ее кристаллической структуры и предшествовавшей термообработки: например, износостойкость особо прочных конструкционных сталей после имплантации не повышалась. В то же время совместное азотирование и имплантация других сталей дают лучшие результаты, чем применение только одного из указанных видов обработки.

Повышение износостойкости пока не удается объяснить полностью на атомном уровне. Внесение примесных атомов нарушает регулярность кристаллической структуры стали. Возможно, что это нарушение препятствует дислокационной текучести стали, при которой отдельные слои атомов под влиянием поверхностных напряжений скользят относительно друг друга, атом за атомом. Скорость износа отражает не только прочность поверхности, но и специфические механизмы износа, во многом пока еще непонятные.

Предполагают, что в других металлах имплантация азота изменяет доминирующий механизм износа. Она, например, замедляет износ хромовых покрытий почти в 100 раз. Видимо, в результате такой обработки слои хрома как бы растекаются и микро трещины, вдоль которых, как считается, начинается износ, закрываются. Имплантация ионов азота существенно улучшает прочностные характеристики и такого материала, как Ti-6A1-4V (титановый сплав, содержащий 6% алюминия и 4% ванадия), который применяется для изготовления конструкций космических и воздушных объектов.

 

 

0 Коментариев

Вы можете быть первым =)

Оставить коментарий