Дефекты, типы дефектов. Энергия образования. Влияние на свойства материала, страница 2

Вакансионные кластеры схлопываясь могут образовывать дислокационные петли, т.е. новые дислокации.

Облучение, создавая дефекты с одной стороны, может вызвать движение дислокаций за счёт напряжений (т.е. осуществлять пластическую деформацию), образовывать новые дислокации, с другой стороны дефекты могут задержать движение дислокаций и затруднять работу источников Франка-Рида генерирующих дислокации, т.е. затруднить, в конечном счёте, пластическую деформацию.

Рис. 19.1.

Воздействие облучения на свойства кристаллов на примере ионной имплантации.

Облучение ионами приводит к образованию большого количества дефектов и изменение химического состава поверхностного слоя материалов. За счет внедрения ионов и за счёт изменение состава поверхностного слоя.

Преимущества ИИ:

1)  можно внедрить любой элемент, даже не растворимый в обычных условиях

2)  глубина проникновения и концентрации строго контролируемы

3)  низкая температура процесса по сравнению с обычным легированием из расплава или сплавлением

4)  высокая экологическая чистота

5)  отсутствие изменений размеров деталей (суперфинишная обработка)

ИИ начали раньше всего применять в полупроводниковых технологиях. Например скорость переключения МОП (металл-оксид-полупроводник) транзисторов ограничена паразитной ёмкостью, возникающей из-за перекрытия областей истока и стока затвором (т.е. диффузия за край маски). Это перекрытие удаётся снизить до величины  мене одного мкм. При имплантации электрод затвора используется в качестве маски. Области истока и стока формируются диффузией так, что они удалены друг от друга, а затем совмещение достигается …. путём имплантации в кремний бора.

Методом ИИ получают микрорезисторы с электросопротивлением на 2-3 порядка больше чем обычными методами.

Изготовление солнечных батарей (до сих пор применялись в основном в космических аппаратах) ИЛУ-Гусев В.М., Гуляев М.И.

Модификация свойств конструкционных материалов.

1. Ресурс работы металлообрабатывающего инструмента:

- вырубные штампы в 2-3 раза;

- твёрдосплавные пластины для резцов в 2-3 раза;

- ножи обрезные (сталь ШХ15) до 10 раз;

- фрезы, метчики, свёрла, иглы, швейные челноки (сталь Р6М5) в 2-4 раза;

- пробойники и пуансоны (Wc+Co) в 4-6 раз;

- фильеры для волочения проволоки Wc+Co в 3-5 раз;

- шарнирное соединение бедрового протеза в 100 раз.

Сопротивление коррозии возрастает в несколько раз. Сопротивление окислению, в том числе классической нержавеющей стали … в несколько раз.

Удаётся воздействовать на термоэмиссионные свойства катодов (ускорители). Получают электроположительные слои с низкой работой выхода (имплантация B⁺ и La⁺ в тантал повышает термоэмиссионная способность при 1600 Сº на порядок).

Решается проблема стойкости первой стенки ТЯР по отношению к распылению быстрыми атомами водорода, а также … (распуханию) М.И. Тучева имплантация C⁺, B⁺, Mn⁺, Ni⁺ достигается значит снижение … эрозии.

ИИ существенно влияет на электрические и магнитные свойства металлических сплавов. При различных условиях облучения сплава FePd₂Au составлял от 20 до 30% на глубине L ~ (10³-10⁴)R_p.

Модифицируют и диэлектрические материалы:

- ЗУ с высокой плотность хранения информации на основе феррит – гранатов;

- улучшение свойств световодов (разветвителей);

- можно получать стекла разнообразных цветов.

Методом ИИ моделируют нейтронное облучения в частности радиационное распухание (преимущества: нет активации материалов, ионные пучки более доступны и т.д.).

Это высокие технологии!

высечные и вырубные штампы (из штамповых сталей) – увеличение срока работы от 2 до 30 раз; твердосплавные пластины для резцов – в 2-3 раза; ножи обрезные (сталь ШХ15), бойки (углеродистая сталь) – до 10 раз; фрезы, метчики, сверла, иглы швейные, челноки, петлители, нитепротягиватели (сталь Р6М5) – в 2-4 раза; пробойники и пуансоны (WC+Co) – в 4-6 раз; фильеры для волочения проволоки (WC+Co) – в 3-5 раз; шарнирное соединение бедрового протеза (Ti +6%Al+4%V) – в 100 раз (в лабораторных испытаниях).

Последний результат позволил решить важную медицинскую проблему, поскольку без использования ионной имплантации не удавалось увеличить срок службы подобных протезов свыше 5-10 лет. Операция же по вживлению искусственного сустава является в некоторых случаях единственной возможностью оказания помощи больному.