ИСТИНА

Повышение качества материалов является важным вопросом научно-технического прогресса. Большое значение имеет изменение поверхностных слоев твердых тел, поскольку поверхностные свойства ответственны за многие характеристики, такие как износостойкость, коррозионную и усталостную прочность. Одним из перспективных направлений поверхностной модификации материалов является ионная имплантация. На первом этапе был проведен эксперимент с напылением углерода на подложку из титана и последующее облучение полученной пленки ионами аргона с энергией 30 кэВ, плотностью тока в импульсе 3 мА/см2 и дозами 1017 и 4•1017 ион/см2. Выявлено, что напыленная пленка до переходного слоя с титаном представляет собой аморфный углерод. Начало переходного слоя соответствует глубине ~50 нм. Ионно-лучевое перемешивание приводит к дальнейшему увеличению степени разупорядочения углеродного слоя и сдвигом переходной области к поверхности. Предполагается, что разупорядочение углеродного слоя является одной из причин увеличения микротвердости более чем в 2 раза. Начало переходного слоя после перемешивания составляет 40 и 20 нм соответственно. Экспериментальное изучение процесса на малых временах является трудновыполнимой задачей, поскольку физическое состояние материала во время и после облучения отличаются. Поэтому наибольший интерес представляют результаты, полученные во время ионной имплантации и сразу после ее окончания. Это возможно с помощью компьютерного моделирования ионной имплантации. Изучение поверхностного слоя разупорядоченного углерода проводилось при помощи компьютерного эксперимента с использованием метода молекулярной динамики на программном пакете LAMMPS [1]. Создавалась разупорядоченная система атомов углерода. Были построены функции радиального распределения получившегося образца. Затем проводилось моделирование имплантации иона аргона по направлению нормали к поверхности материала. Энергия налетающего иона выбиралась равной 30 кэВ. Проводился анализ каскадов столкновений, образованных в результате ионного облучения. За счет распыления атомов происходит образование кратера на поверхности материала. Наблюдается распыление небольших кластеров. Для анализа исследуемой структуры были построены функции радиального распределения в разные моменты времени. Выявлено, что изменяется структура поверхности за счет распыления.