استفاده از جایگزینی یون تیتانیم با سختی بالا در آلیاژ زیرکونیم

این تحقیق امکان کاشت یون تیتانیم عمیق را برای اصلاح سطح آلیاژ زیرکونیم Zr – ۱ Nb توصیف می‌کند. روش توسعه‌یافته مبتنی بر کاشت مکرر یون تیتانیم دی‌اکسید با شدت بالا برای اصلاح لایه سطحی استفاده شد. از منبع قوس خلا DC برای تولید پلاسما فلزی استفاده شد. به منظور تولید باریکه یونی با شدت بالا با دامنه ۰.۵ A در چگالی جریان یونی ۱۲۰ و ۱۷۰ میلی‌آمپر بر سانتی متر مربع، از پلاسمای غنی از یون‌های تیتانیوم و بالستیک استفاده شده‌است. اثر کسوف خورشیدی برای جلوگیری از ظهور ماکروبخش های تیتانیوم در خلا از ظاهر شدن در ناحیه لانه‌گزینی نمونه Zr مورد استفاده قرار گرفت. یون‌های کم‌انرژی (میانگین انرژی یونی E =۳ keV) با دز در محدوده وزنی (۴.۵ – ۹.۵۶) ۱۰۲۰ به کار برده شدند. تاثیر چگالی جریان یونی، دوز کاشت بر ترکیب فازها، ریز ساختار و توزیع عناصر به ترتیب با استفاده از پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیف‌سنجی نشر نوری اندازه‌گیری شد. نتایج نشان‌دهنده حضور فازهای بین فلزی Zr – Ti در استوکیومتری متفاوت بعد از کاشت تیتانیوم می‌باشد. فازهای بین فلزی از هر دو zr۰ تغییر می‌کنند. ۷ ti۰. ۳ و zr۰. ۵ ti۰.

This research describes the possibility of ultra-high dose deep titanium ion implantation for surface modification of zirconium alloy Zr-1Nb. The developed method based on repetitively pulsed high intensity low energy titanium ion implantation was used to modify the surface layer. The DC vacuum arc source was used to produce metal plasma. Plasma immersion titanium ions extraction and their ballistic focusing in equipotential space of biased electrode were used to produce high intensity titanium ion beam with the amplitude of 0.5 A at the ion current density 120 and 170 mA/cm 2 . The solar eclipse effect was used to prevent vacuum arc titanium macroparticles from appearing in the implantation area of Zr sample. Titanium low energy (mean ion energy E = ۳ keV) ions were implanted into zirconium alloy with the dose in the range of (5.4–۹.۵۶) × ۱۰ ۲۰  ion/cm 2 . The effect of ion current density, implantation dose on the phase composition, microstructure and distribution of elements was st