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

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.

Рисунок 3. Дифрактограммы сплава 67КН5Б до (а) и после облучения ионами до дозы 10¹⁷ион/см² (б), 2*10¹⁷ион/см² (в), 5*10¹⁷ион/см² (г)

 Рентгеноструктурные исследования не выявили новых нитридных фаз, возможно, ввиду их низкой концентрации и малой глубины образования (рис.3).

На рисунке 4 приведены зависимости микротвердости от нагрузки (то есть распределение микротвердости по глубине) и от дозы облучения. Видно, что с увеличением нагрузки микротвердость по Виккерсу выравнивается с ростом флюенса и приближается к исходному. Следовательно, можно сделать вывод, что глубина модифицированного поверхностного слоя сравнительно мала. Значение микротвердости исходных образцов равно 5017 МПа. Микротвердость образцов, облученных ионами азота, увеличивается на 10-50% по сравнению с исходным значением, что согласуется с представлением об упрочняющем воздействии ионно-лучевой обработки материалов [2]. На рисунке 4 представлена зависимость микротвердости от дозы имплантированных ионов. Видно, что максимальное увеличение микротвердости (нагрузка на индентор 20 г.) достигается при дозе 5×10¹⁷  ион/см². Предполагается, что увеличение микротвердости при облучении связано с интенсивным образованием радиационных дефектов и частиц новых фаз.

Рисунок 4. Зависимость микротвердости сплава 67КН5Б от дозы имплантированных ионов азота