Способ ионно-лучевой обработки металлических изделий

00 0) Заявитель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси 003 0 000 2 0 Авторы Белый Алексей Владимирович Лях Анатолий Александрович Ших Сергей Константинович Таран Игорь Иванович Кукареко Владимир Аркадьевич 003 0 000 0 0 Патентообладатель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси 003 0 0Способ ионно-лучевой обработки металлических изделий 0 включающий воздействие в условиях вакуума на поверхность заземляемого изделия сильноточного низкоэнергетического ионного пучка 0 отличающийся тем 0 что изделие заземляют периодически с частотой 20 кГц-20 мГцИзобретение относится к обработке материалов заряженными частицами и может быть использовано для поверхностного легирования деталей.Существует способ имплантации из плазменного источника 0 ИИПИ)0 Суть способа заключается в том 0 что к обрабатываемой детали 0 помещенной в плазму 0 прикладываются импульсы высокого напряжения. Величина напряжения в диапазоне от нескольких десятков до сотен киловольт 0 а период следования импульсов - от нескольких единиц до десятков микросекунд 0 0 00Недостатком этого способа является наличие высокого напряжения на детали 0 сильное рентгеновское излучение из камеры 0 неоднородность распределения ионов по энергиям и по массе 0 проведение процесса при повыщенных температурахНаиболее близким является способ ионно-лучевой обработки 0 который состоит в том 0 что в вакуумной камере 0 откачанной до давления 0 00 0 -0 00 0 0 0 Па пучок ионов из ионнолучевого источника поступает на деталь 0 которая находится под потенциалом земли 0 Энергия пучка ионов находится в диапазоне 0 -0 кэВ 0 при плотности ионного тока на деталь до нескольких миллиампер на квадратный сантиметр. Температура обработки лежит впределах 000-020 С 02 0.Недостатком данного способа является высокая температура обработки 0 сильное распыление поверхности разупрочнение основы при обработке сталей с низкой температурой отпуска Х 02 0 0 0 Х и других 0 малая толщина азотированного слоя 0Задачей изобретения является расширение технологических возможностей обработки за счет повышения твердости обрабатываемой поверхности. исключения разупрочнения материала основы.Задача предлагаемого изобретения решается следующим образом. В способе ионнолучевой обработки металлических изделий. включающем воздействие в условиях вакуума на поверхность заземленного изделия сильноточного низкоэнергетического ионного пучка изделие заземляют периодически с частотой 2 0 кгц-2 0 мгц.Способ осуществляется следующим образом В вакуумной камере. откачанной до давления 0 .0 0 -0 .0 0 0 0 Па включается ионный источник Поток ионов азота поступает на деталь. находящуюся под потенциалом земли. После очистки поверхности детали и прогрева ее до температуры процесса деталь с помощью полупроводникового ключа начинают периодически подключать к потенциалу Земли с частотой в диапазоне от 2 0 кГц до 2 0 мГц В результате этого происходит разогрев поверхностного слоя толщиной 000-200 мкм до температур 5 0 0 -5 5 0 С . а сердцевина детали разогревается до температур порядка 3 0 0 С Таким образом. в поверхностном слое создаются условия для образования высокопрочных выделений. а сердцевина материала сохраняет уровень физико-механических свойств. достигнутых предшествующей обработкой. Выбор частоты зависит от теплофизических свойств обрабатываемой деталиВ качестве обрабатываемых деталей использовались закаленные пластины из стали 0 0 Х с линейными размерами 5 0 50 миллиметров. толщиной 5 миллиметров. микротвердостью 0 ГПа Было обработано 3 0 штук. После обработки в течение одного часа при температурез 0 0 С микротвердость поверхности возросла до 2 2 ГПа При этом микротвердость основы не изменилась При обработке аналогичной партии известным способом была получена микротвердость поверхности 0 3 ГПа при температуре обработки 500 С. при этом произошло снижение твердости основы на 0 0. В результате структурного рентгеновского анализа установлено. что структура слоя. полученного данным способом при температуре300 С. соответствует структуре слоя. полученного при температуре 500 С известным способом. и при более низких температурах без использования периодического подключения деталей к потенциалу Земли ранее не наблюдаласьИзобретение предполагается использовать в металлообрабатывающем производстве при изготовлении штампового инструмента.Национальный центр интеллектуальной собственности. 2 2 0 0 3 0 . г Минск. ул Козлова. 2 0 .