работа содержит 5 страниц, 7 рисунков, 1 таблица, 5 источников. Объект исследования (стр. 2 из 3)

Выбор материала исследования обоснован тем, что сплав 67КН5Б относится к дисперсионно-твердеющим аустенитным сплавам и используется в электротехнической промышленности. Сплав 67КН5Б после закалки находится в состоянии g-твердого раствора с ГЦК-решеткой и упрочняется при деформации или при старении за счет выделения избыточных вторичных фаз [4].

В данном сплаве путем несложных термических или механико-термических обработок можно получить широкий спектр структурных состояний, отличающихся фазовым составом, механизмом выделения избыточных фаз, степенью дисперсности и морфологией выделяющихся частиц, дислокационной структурой и состоянием границ зерен. Для формирования различных исходных структурных состояний образцы сплава 67КН5Б подвергали термической и механико-термической обработкам.

Методики облучения

Образцы для облучения изготавливались в виде прямоугольных параллелепипедов со сторонами 20х20х0,5 мм. Перед облучением образцы электролитически полировали. Внедрение ионов азота с энергией 100 кэВ, дозами 10¹⁷, 2×10¹⁷, 5×10¹⁷ проводилось в вакуме (10^-4 Па) при плотности тока 2 мкА/см². Непрерывное электронное облучение выполнялась на ускорителе ЭЛВ-4. Энергия электронов на поверхности образцов при облучении составляла 1,3 МэВ, а плотность тока пучка – 10 мкА/см2. Образцы были облучены до дозы 0,28×10¹⁹ е^-/см². В процессе облучения температура образцов не превышала 100 К.

Методы исследования

Исследование фазового состава и кристаллической структуры образцов сплава осуществляли методами рентгеноструктурного анализа на дифрактометре X’Pert Pro в CuK_a- излучении. Морфологию поверхности изучали в инженерной лаборатории IРГЕТАС ВКГТУ на оптическом микроскопе «NEOPHOT-21» и растровом электронном микроскопе JSM-6390LV, оснащенным приставкой энергодисперсионного анализа. Микротвердость поверхностных слоев образцов до и после облучения измеряли методом вдавливания алмазного индентора на приборе ПМТ-3 при трех нагрузках 20, 50 и 100г и выдержке под нагрузкой 10 с.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Как показано в работе [5], оптимальные механические свойства сплава 67КН5Б достигаются обработкой: закалка от 950°С (10 мин), прокатка на 90%. Поэтому для проведения обработки высокоэнергетическими частицами изготавливали плоские образцы с размерами 20х20х0,5 мм, которые подвергали обработке на гомогенный твердый раствор: отжиг при температуре 773К (выдержка в течение часа) с последующей закалкой в воду. Облучения сплава 67КН5Б были проведены именно после предварительной обработки: закалка от 950°С (10 мин) и прокатка на 90%.

Исследование структуры и свойств сплава 67КН5Б после ионной имплантации

Анализ изображений, полученных методом растровой электронной микроскопии, позволяет говорить, что в результате ионной имплантации происходит изменение морфологии поверхности образцов сплава. В результате облучения на поверхности образцов были обнаружены каплеобразные дефекты (рис.1). Для выяснения химического состава макродефектов был проведен микроанализ в режиме энергетического дисперсионного анализа (рис.2). На рис.1 указаны области, выбранные для проведения анализа.

а б в г

Рисунок 1. Типичные топографии поверхности образцов сплавы 67КН5Б до (а) и после облучения ионами до дозы 10¹⁷ион/см² (б), 2*10¹⁷ион/см² (в), 5*10¹⁷ион/см² (г).

а б в г

Рисунок 2. РЭМ - изображение до (а) и после облучения ионами до дозы 10¹⁷ион/см² (б), 2*10¹⁷ион/см² (в), 5*10¹⁷ион/см² (г),

Таблица 1 - химический состав поверхности сплава 67КН5Б

Доза облучения	Спектр	O	N	Mn	Fe	Co	Ni	Nb	Итого, %
Необлученный	Спектр 1	0.37	1.64	65.21	28.08	4.69	100.00
	Спектр 2	1.90	0.34	1.58	63.67	27.30	5.22	100.00
	Спектр 3	0.33	1.79	64.78	28.00	5.09	100.00
1017ион/см2	Спектр 1	1.42	55.99	27.80	14.80	100.00
	Спектр 2	1.82	64.07	28.44	5.67	100.00
	Спектр 3	1.72	64.66	27.91	5.72	100.00
2*1017ион/см2	Спектр 1	1.35	1.77	59.64	26.84	10.41	100.00
	Спектр 2	2.65	1.61	62.78	27.58	5.37	100.00
	Спектр 3	0.45	1.74	64.15	27.59	6.08	100.00
5*1017ион/см2	Спектр 1	7.35	1.56	60.11	25.85	5.13	100.00
	Спектр 2	0.45	1.85	65.19	27.00	5.51	100.00
	Спектр 3	8.14	1.20	55.17	25.32	10.17	100.00

Из анализа данных таблицы можно заключить, что под воздействием ионного облучения происходит пространственное перераспределение легирующих элементов сплава. Для выяснения природы наблюдаемых эффектов нужны дополнительные исследования.