Изменение твердости и модуля упругости поверхности сплава Э110 после облучения ионами металлов

Abstract

Изучено влияние облучения полиэнергетическими (15 ÷ 60 кэВ) ионами Al⁺, Mo⁺ , Zr⁺ на твердость и модуль упругости поверхности циркониевого сплава Э110. Для генерации ионов металлов использовался вакуумно-дуговой источник сепарированной плазмы. Доза ионного облучения составляла 10¹⁸ ион/см² . Температура облученных образцов не превышала 500 °С. С помощью наноиндентора G200 измерены твердость и модуль упругости исходных и облученных образцов. Вследствие высокодозового облучения полиэнергетическими ионами Al⁺, Mo⁺ и Zr⁺ в поверхности сплава Э110 формируются градиентные наноструктурные слои с повышенной твердостью. Максимальная глубина слоя с имплантированными атомами достигает 200 нм. Твердость поверхности облученных образцов увеличилась в 2,5 ÷ 3,5 раз по сравнению с исходным образцом, а модуль упругости возрос на 20 ÷ 30 %.

Вивчено вплив опромінення поліенергетичними (15 ÷ 60 кеВ) іонами Al⁺ , Mo⁺, Zr⁺ на твердість і модуль пружності поверхні цирконієвого сплаву Е110. Для генерації іонів металів використовувалося вакуумно-дугове джерело сепарованої плазми. Доза іонного опромінення становила 10¹⁸ іон/см² . Температура опромінених зразків не перевищувала 500 °С. За допомогою нано-індентору G200 обмірювані твердість і модуль пружності вихідних і опромінених зразків. Внаслідок високодозового опромінення поліенергетичними іонами Al⁺, Mo⁺ і Zr⁺ у поверхні сплаву Е110 формуються градієнтні наноструктурні шари з підвищеною твердістю. Максимальна глибина шару з імплантованими атомами досягає 200 нм. Твердість поверхні опромінених зразків збільшилася в 2,5 ÷ 3,5 разів у порівнянні з вихідним зразком, а модуль пружності зріс на 20 ÷ 30 %.

The effect of polypower (15 ÷ 60 keV) Al⁺, Mo⁺, Zr⁺ ions irradiation on the hardness and the elasticity modulus of surface of the zirconium alloy E110 was studied. The vacuum-arc source of separated metallic plasma was used for metal ions generation. The doze of ion irradiation was 10¹⁸ ion/cm² . The temperature of irradiated specimens did not exceed 500 °C. The hardness and elasticity modulus of initial and irradiated specimens were measured out with help nanoindeter G200. The gradient nanostructure layers with increased hardness developed into surface of E110 alloy in consequence of the high doze irradiation by polypower Al⁺ , Mo⁺ , Zr⁺ ions. Maximal depth of layer with implanted atoms achieved 200 nm. The hardness of surface of irradiated specimens increased 2,5 ÷ 3,5 times as much as compared with initial specimen but the elasticity modulus of irradiated specimens increased on 20 ÷ 30%.