Ионно-лучевая обработки внутренней поверхности отверстий из титана высокоинтенсивными пучками ионов алюминия

Abstract

В данной работе исследуется возможность модификации внутренней поверхности отверстий сфокусированными высокоинтенсивными пучками ионов металлов низкой энергии. Аксиально-симметричная система плазменно-иммерсионной экстракции и баллистической фокусировки обеспечивала формирование ионных пучков. Воздействие пучка ионов на внутреннюю поверхность осуществлялось в области дефокусировки пучка. В исследованиях рассматривалось воздействие пучка ионов алюминия со средней энергией 3 кэВ на внутреннюю поверхность трубы из титана ВТ1-0 диметром 25 мм. Пучки формировались из плазмы непрерывного вакуумно-дугового разряда с частотой следования 40 кГц и длительностью импульсов 10 мкс. Установлено, что взаимное осаждение распыленного материала на противоположные стороны отверстия приводит к самокомпенсации ионного распыления в аксиально-симметричных отверстиях. Подавление ионного распыления приводит к увеличению толщины ионно-легированного слоя. В результате воздействия ионным пучком на внутреннюю поверхность трубы из титана были получены слои, включающие в себя кристаллиты алюминидов титана толщиной свыше 7.5 мкм с максимальной концентрацией алюминия более 25 ат.%. Воздействие высокоинтенсивного пучка ионов в зоне его десфокусировки приводит к неравномерному распределению легирующей примеси по длине отверстия. Имеет место и постепенное уменьшение глубины диффузии имплантируемых атомов по мере удаления от фокуса пучка.