Моделирование ион-атомных взаимо-действий при корпускулярной бомбар-дировке поверхности стальных образ-цов
Ключевые слова:
ионная имплантация, компьютерная модель, имплантаты, нейронные сетиАннотация
В работе решена проблема моделирования процесса ионной имплантации как технологии воздействия на поверхностные свойства материалов. На основе существующих физических моделей разработана компьютерная программа "RIO". Возможности данного программного продукта позволяют рассчитывать глубину проникновения целевых ионов в материал, образование осажденной пленки и распыление поверхности. Программа "RIO" учитывает микрогеометрию поверхности, что позволяет строить профили поперечного сечения и рассчитывать шероховатость, длину профиля, средний угол наклона и т.п. Сравнение результатов, полученных с помощью данной модели, с данными микроанализа подтвердило высокую точность разработанной программы. С целью моделирования характеристик по всей поверхности исследовали возможность применения метода нейронных сетей. Анализ микрофотографий продемонстрировал высокую точность прогнозирования рельефа ионно-имплантированной поверхности методом моделирования с помощью нейронных сетей. Сходство значений Ra свидетельствует, что нейросети достоверно воспроизводят соотношения высот пиков и впадин поверхности. Накопление результатов повышает точность моделирования, а значит, позволяет контролировать текстурные характеристики имплантатов. Результаты исследования открывают перспективы для применения разработанных методов при проектировании теплообменных и каталитических устройств, прецизионных и трибологических пар и т.д.
Библиографические ссылки
Begrambekov, L., B. (2001). Modifikatsiya poverkhnosti tverdykh tel pri ionnom i plazmennom vozdeystvii. Moscow, Moskovskiy inzhenerno-fizicheskiy institute: 34.
Val'dner, V., O, et al. (1987). “Vliyaniye nizkoenergeticheskoy implantatsii na mekhanicheskiye svoystva splavov titana i zheleza.” Fizika i khimiya obrabotki materialov 2: 18-24.
Kosterin, K., V. (1995). “Raspyleniye tverdykh tel ionnoy bombardirovkoy: adatomnyye mekhanizmy i vozmozhnaya rol' fononov.” Fizika i khimiya obrabotki materialov 3: 43 48.
Belous, V., A., G. I. Nosov and N.A. Azarenkov (2010). “O vliyanii oblucheniya ionami Ar+ na korrozionnuyu stoykost' metallov i splavov.” Fizicheskaya inzheneriya poverkhnosti 2(8): 161-168.
Vital'skiy, D., V. (2007). Modifikatsiya i ekspluatatsionnyye svoystva poverkhnostey detaley mashin i instrumentov pri ionnoy implantatsii azota: dis. ... kand. tekh. naukTula: 137.
Nikitin, A., A. (1986). “Ionnaya implantatsiya – effektivnyy metod izmeneniya svoystv poverkhnosti metallov i splavov.” Byulleten' Tsentral'nogo nauchno-issledovatel'skogo instituta chermeta 23: 9-18.
Kalin, B., A. (2001). “Radiatsionno-puchkovyye tekhnologii obrabotki konstruktsionnykh materialov.” Fizika i khimiya obrabotki materialov 4: 5-16.
Goncharov, V., V. and V. O. Zazhigalov (2012). Sintez nanorazmernykh sloyev aktivnykh metallov na poverkhnosti fol'gi iz nerzhaveyushchey stali. Tezisy dokladov ÍÍÍ Mezhdunarodnoj nauchnoj konferentsiiNanostrukturnyye,Russia.
Zelenskiy, V., F.,I.M. Neklyudov and T. P. Chernyayeva (1988). Radiatsionnyye defekty i raspukhaniye metallov. Kiyev, Naukova dumka: 296.
Khirvonen, Dzh., K. (1985). Ionnaya implantatsiya.Moscow, Metallurgiya: 285.
Boyko, V.,I., B. Ye. Kadlubovich andI.V. Shamanin (1991). “Vliyaniye defektnosti struktury metallov na profil' raspredeleniya vnedrennykh ionov.” Fizika i khimiya obrabotki materialov 3: 56 61.
Nikonenko, V., A. (2001). Matematicheskoye modelirovaniye tekhnologicheskikh protsessov: Modelirovaniye v srede MathCAD. Praktikum.Moscow, Moskovskiy institut stali i splavov: 48.
Bobyl', A., V. and S. F. Karmanenko (2005). Fiziko-khimicheskiye osnovy tekhnologii poluprovodnikov. Puchkovyye i plazmennyye protsessy v planarnoy tekhnologii: Ucheb. Posobiye. Sankt-Peterburg, Izdatelstvo Politekhnicheskogo universiteta: 113.
Fal'kone, D. (1992). “Teoriya raspyleniya.” Uspekhi fizicheskikh nauk 1(162): 71-117.
Berish, R. (1986). Raspyleniye tverdykh tel ionnoy bombardirovkoy.Moscow, Mir: 488.
Keywell, F. (1955). “Measurements and Collision–Radiation Damage Theory of High-Vacuum Sputtering.” Phys. Rev. 6(97): 1611-1619.
Antonetti, D. et al. (1988). MOP-SBIS. Modelirovaniye elementov i tekhnologicheskikh protsessov.Moscow, Radio i svyaz': 496.
PARTICLE INTERACTIONS WITH MATTER. Web-site James F. Ziegler: http://www.srim.org/SRIM/SRIMLEGL.htm.
Dudognon, J., M. Vayer, A. Pineau and R. Erre (2008). “Grazing incidence X-ray diffraction spectra analysis of expanded austenite for implanted stainless steel.” Surface & Coating Technology 20(202): 5048 – 5054.
Dudognon, J., M. Vayer, A. Pineau and R. Erre (2006). “Modelling of grazing incidence X-ray diffraction spectra from Mo-implanted stainless steel. Comparison with experimental data.” Surface & Coating Technology 200: 5058 – 5066.
Pout, Dzh., K. Tu and Dzh. Meyyer (1982). Tonkiye plenki – vzaimnaya diffuziya i reaktsii.Moscow, Mir: 576.
Khass, G. and R. E. Tun (1968). Fizika tonkikh plenok: sovremennoye sostoyaniye issledovaniy i tekhnicheskiye primeneniya.Moscow, Mir: 331.
Wu, Zhongzhen, Xiubo Tian, Chunzhi Gong, Shiqin Yang and Paul K. Chu. (2013). “Micrograph and structure of CrN films prepared by plasma immersion ion implantation and deposition using HPPMS plasma source.” Surface & Coating Technology 25(229): 210 ‑ 216.
Liu, Hongxi, Qian Xu, Xiaowei Zhang, Chuanqi Wang and Baoyin Tang (2013). “Residual stress analysis of TiN film fabricated by plasma immersion ion implantation and deposition process.” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 15(297): 1 - 6.
Liu, Hongxi, Qian Xu, Chuanqi Wang, Xiaowei Zhang and Baoyin Tang (2013). “Investigating the microstructure and mechanical behaviors of DLC films on AISI52100 bearing steel surface fabricated by plasma immersion ion implantation and deposition.” Surface & Coating Technology 15(228): 159 ‑ 163.
Gwyddion. Free SPM (AFM, SNOM/NSOM, STM, MFM, …) data analysis software: http://gwyddion.net/
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2015 Виталий Викторович Гончаров, С. В. Мащенко, А. А. Черный
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NoDerivatives» («Атрибуция — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
Авторы, публикующиеся в этом журнале, соглашаются со следующими условиями:
- Авторы оставляют за собой право на авторство своей работы и передают журналу право первой публикации этой работы на условиях лицензионного договора (соглашения).
- Авторы имеют право заключать самостоятельно дополнительные договора (соглашения) о неэксклюзивном распространении работы в том виде, в котором она была опубликована этим журналом (например, размещать работу в электронном хранилище учреждения или публиковать в составе монографии), при условии сохранения ссылки на первую публикацию работы в этом журнале.
- Политика журнала позволяет размещение авторами в сети Интернет (например, в хранилищах учреждения или на персональных веб-сайтах) рукописи работы, как до подачи этой рукописи в редакцию, так и во время ее редакционной обработки, поскольку это способствует возникновению продуктивной научной дискуссии и позитивно отражается на оперативности и динамике цитирования опубликованной работы (см. The Effect of Open Access).
