АЗОТИРОВАНИЕ ТИТАНА С ПОМОЩЬЮ КОМПРЕССИОННЫХ ПЛАЗМЕННЫХ ПОТОКОВ

Формирование компрессионных плазменных потоков, использованных для модификации титана, осуществляется в атмосфере остаточного газа, что позволяет дополнительно осуществлять насыщение приповерхностного слоя плазмообразующим веществом. Особую перспективность показали методы азотирования титана, позволяющие повышать его механические параметры. Таким образом, генерация компрессионных плазменных потоков в атмосфере азота при воздействии на титан является наиболее перспективной. В данной главе рассматриваются основные закономерности насыщения приповерхностного слоя титана азотом в зависимости от параметров плазменного воздействия.

Определение концентрации азота в титане методом Оже-электронной спектроскопии

Ввиду того, что воздействие КПП на титан осуществлялось в атмосфере азота, происходило насыщение его поверхностного слоя атомами азота, концентрация которых в титане не может быть однозначно определена с помощью метода РСМА ввиду перекрытия спектральных линий титана и азота. Для этой цели была использована методика Оже-электронной спектроскопии (ОЭС).

Определение содержания азота с помощью ОЭС осуществлялось на спектрометре PHI-660 при распылении поверхности исследуемых образцов ионами аргона с энергией 3 кэВ.

Особенностью метода ОЭС при исследовании системы Ti-N является перекрытие спектральных линий азота KLL (интенсивность спектральной линии 7N) и титана LMM (интенсивность спектральной линии 7ТП), регистрируемых как одна спектральная линия (суммарная интенсивность / ) [170, 171]. Для количественного определения концентрации азота в поверхностном слое образцов титана проводилась дополнительная регистрация спектральной линии титана LMV (интенсивность спектральной линии /ш).

Определение концентрации азота xN осуществлялось на основе метода чистых стандартов [172], используя соотношение интенсивностей спектральных линий:

где /N, /т. - интенсивности спектральных линий азота и титана в исследуемом образце соответственно; - интенсивности

соответствующих спектральных линий для эталонных образцов (7° =0,32; 7® =0,44).

Определение интенсивности 7N проводилось из условия аддитивного вклада интенсивностей спектральных линий в суммарную интенсивность / , из которого следует, что

Отношение 7Til/7Ti2, используемое в правой части равенства (4.2), представляющее собой отношение интенсивностей LMM и LMV спектральных линий титана, в общем случае зависит от содержания азота в исследуемом образце. В связи с этим данное отношение представлялось функцией /(АО, значения которой определялись аппроксимацией соответствующих значений для эталонных образцов с известным содержанием азота. Тогда интенсивность спектральной линии азота определялась следующим образом:

При небольших концентрациях азота, при которых не происходит образования нитридов титана, отношение 7Tjl/7Ti2 можно считать постоянным и равным 0,73. Концентрация азота в титане после воздействия КПП рассчитывалась по соотношению (4.2) с учетом (4.3).

Определение содержания азота в поверхностном слое титана после воздействия КПП проводилось также с помощью вторично-ионной масс-спектроскопии (ВИМС). Данный метод основан на распылении поверхности образца пучком заряженных ионов, которые выбивают с поверхностного слоя вторичные ионы. В дальнейшем происходит сепарация в специальной системе магнитных полей выбитых частиц по их массе [173].

Определение концентрации азота в поверхностном слое титана выполнялось на спектрометре SAJW-05 при распылении поверхностного слоя исследуемых образцов ионами аргона Аг+ с энергией 3 кэВ. Площадь ионного пучка составляла 0,028 см2. Средняя скорость распыления поверхностного слоя, определенная согласно профилометрическим измерениям, составляла 0,25 нм/с.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >