Исследование упрочнения поверхности сталей при комбинированном ионном и лазерном воздействии

Abstract

Актуальность работы обусловлена необходимостью разработок и исследования новых методов модификации физико-механических свойств поверхности стальных деталей различных приборов и устройств. Цель работы: исследование комбинированного воздействия ионных и лазерных пучков на физико-механические свойства поверхности конструкционных и инструментальных сталей. Методы исследования: спектрометрия резерфордовского обратного рассеяния, измерение микротвердости по Виккерсу, компьютерное моделирование взаимодействия ионов с твердым телом. Результаты: Экспериментально полученные данные говорят о перспективности комбинированной ионно-лазерной обработки сталей. Найдено, что обработка ионами титана и последующее лазерное термоупрочнение увеличивают микротвердость стали 45 и У8 до 6 раз. Оценены возможности предложенной аналитической методики определения основных параметров полиэнергетической ионной имплантации с использованием вакуумно-дугового ионного источника. Сравнивая результаты моделирования и спектрометрии резерфордовского обратного рассеяния, можно говорить о возможности использования модели для оптимизации процессов ионной имплантации.

The motivation of the work is caused by the need to develop and to research new methods for modifying physical and mechanical properties of steel details surface for various units and devices. The main aim of the study is the investigation of the combined ion and laser beams action for physical and mechanical properties of the constructional and tool steels surfaces. The methods used in the study: Rutherford backscattering spectrometry, Vickers microhardness testing, computer simulation of ions and solid state interaction. The results: The experimental data show the perceptivities of surface properties modification by combined ion and laser beam irradiation.In particular, it has been found that the titanium ion treatment and laser hardening result in microhardness enhancement of 45 and U8 steels up to 6 times. The authors have evaluated the possibility of the proposed analytical methodology for determining the basic parameters polyenergetic ion implantation using a vacuum arc ion source. Comparing the results of modeling and spectroscopy Rutherford backscattering spectrometry, it is possible to talk about the opportunity of using the model to optimize the processes of ion implantation.