Кроме этого, показано [20], что изменение дозы имплантируемого n от 1015 до 1018 см-2 приводит к экстремальному изменению -1 (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Пространственная диаграмма выносливости стали 30ХГСНА ИИ N⁺:

1 – Е=40 кэВ; 2 – Е=80 кэВ [20]

Целесообразной же энергией, исходя из сложности и габаритности электро­технической части имплантера, и получения максимального значе­ния σ_-1, является имплантация при Е = 40 кэВ (рис. 2.7).

Применительно к сплавам на основе титана с α+β-структу­рой (Тi-6Al-4V) Vardiman в 1982 г. впервые установлена [8] воз­можность повышения циклической долговечности при имплантации N⁺ и С⁺ (Е = 75 кэВ, Д = 210¹⁷ cм^-2) (рис. 2.8). Наибольший эффект в сопротивлении малоцикловой усталости дают ионы углерода, что связано с появлением второй фазы (TiC). В случае ИИ N⁺ второй фазы не обнаружено. Особо необходимо отметить, что усталостные трещины у имплантированных образцов, в отличие от исходных, зарождаются на глубине 25–150 мкм от поверхности.

Рис. 2.7. Кривые выносливости стали 30ХГСНА.

Режимы ионной имплантации ионов N⁺:

1 – Е=20 кэВ; 2 – Е=80 кэВ;3 – Е=40 кэВ; 4 – исх. сост.

Рис. 2.8. Кривые выносливости сплава Ti-6Al-4V:

1 – исх. сост.; 2 – ИИ N⁺; 3 – ИИ С⁺

2.2. Высокоэнергетическая ионно-имплантационная обработка

В работах Кап и Kochman [21] для сплава Ti-24V при ИИ азота и бора (Е = 100 кэВ, Д = 10¹⁷ см^-2) отмечено образование в поверхностном слое дисперсных частиц TiNx и ТiВ, обусловивших упрочнение, торможение дислокации при знакопеременном нагружении и, как следствие, повышение сопротивления уста­лости (рис. 2.9).

Рис. 2.9. Кривые выносливости сплава Ti-24V:

1 – исх.сост.; 2 – ИИ N⁺;3 – ИИ В⁺,Θ =20^оС

Dearnaley показал [2], что в случае усталости при фреттинге сплава Ti-6Al-4V и ИИ Ва⁺, Cs⁺, Sг⁺ и Yb⁺, лучшие результаты дает барий. Кроме этого, имплантация бария в титан приводит одновременно к повышению жаростойкости (рис. 2.10) вследствие его локализации по границам зерен и дислокациям, образованием с примесным кислородом и титаном фазы ВаТiO₃ с решеткой пировскита, которая в дальнейшем блокирует диффузионные пути окисления.

В первой отечественной работе [22], выполненной на ускорителе «Везувий-1», по ИИ С⁺ и N⁺ (Е = 150 кэВ, Д = 10¹⁷ см^-2) в тита­новые сплавы ВТ8 и ВТ18 показано, что имплантация резко сокра­щает рассеяние результатов усталостных испытаний и приводит к повышению на 5,1–7,7% предела выносливости.

Рис. 2.10. Влияние ИИ Ba⁺ на жаростойкость сплава Ti-6Al-4V:

Θ_исп.=600 ^оС;1 – исх.сост.; 2 – Д=610¹⁵ см^-2; 3 – Д=610¹⁶ см^-2; 4 – Д=210¹⁵ см^-2

Рис. 2.11. Кривые выносливости образцов стали 08Х15Н4ДИЛ

на воздухе (1:3) и в океанской воде (2:4):

1, 2 – исх.сост.; 3, 4 – ИИ N⁺

Для целого ряда деталей необходимо одновременное сочетание коррозионно-усталостных свойств. В этом случае, как показано в [23] для стали 08Х15Н4ДМЛ (рис. 2.11), имплантация поверхности ионами N⁺ (Е = 40 кэВ, Д = 10¹⁷ см^-2) обеспечила повышение, как предела выносливости, так и долговечности ( в 2 раза).