Forming of TiO2 clusters and changes of crystal structure of Ti 6Al 4V alloy after irradiation with 250 MeV krypton ions

• Autorzy: Budzyński P.

Warianty tytułu

PL

Wytwarzanie klastrów TiO2 i zmiany struktury krystalicznej stopu Ti-6Al-4V naświetlanego szybkimi jonami Kr o energii 250 MeV

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study presents the possibilities of obtaining TiO2 on titanium alloy surfaces at room temperatures. Samples made of Ti-6Al-4V were irradiated with swift Kr ions with the energy of 250 MeV. Topography tests of modified surfaces were carried out with atomic force microscopy (AFM). It has been stated that TiO2 clusters start to form on the irradiated areas of the samples surface and the intrinsically grows once the implantation is discontinued. The oxide identification was made using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Structural tests were carried out using a grazing angle X-ray diffraction (GXRD). The tests have shown the development of a new phase on approx. 15% of the samples surface when exposed to 1014 Kr/cm2 fluence of Kr ions. XRD masurements confirmed the reduced grain size after implantation and increase of internal stresses depending on the implanted ion fluence.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad możliwościami otrzymywania TiO2 na powierzchni stopu tytanu w temperaturze pokojowej. Próbki wykonane z Ti-6Al-4V naświetlane były szybkimi jonami Kr o energii 250 MeV. Badania topografii modyfikowanych powierzchni wykonano za pomocą mikroskopu sił atomowych (AFM). Zaobserwowano, że napromieniowane miejsca stają się początkiem formowania klastrów TiO2 na powierzchni próbki, które następnie samoistnie się rozrastają po ustaniu implantacji. Identyfikację tlenków tytanu przeprowadzono za pomocą rentgenowskiej spektroskopii fotoemisyjnej (XPS). Badania strukturalne wykonano przy użyciu pomiarów dyfrakcji rentgenowskiej przy kątach połysku (GXRD). Wykazały one powstanie na powierzchni próbki nowej fazy o strukturze hcp w ilości ok. 15% w przypadku implantacji jonami Kr w dawce 1014 Kr/cm2. Pomiary dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego (XRD) potwierdziły zmniejszenie rozmiarów ziaren po implantacji oraz wzrost naprężeń wewnętrznych zależnie do dawki implantowanych jonów.

Słowa kluczowe

EN

swift ions implantation; phase transformation

PL

wysokoenergetyczna implantacja jonowa; zmiany fazowe

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 84, nr 3
• Strony: 168--170
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Budzyński P.

• Lublin University of Technology,

Bibliografia

• [1] C. Bataglin, F. Caccavale, A. Menelle, M. Montecchi, E. Nichelatti, F. Nicoletti, et al., Thin Solids Films, 351 (1999) 176
• [2] H.K. Pulker, Amsterdam, Elsevier Science Publishers B.V.; 1984
• [3] Z. Jiwei, Y. Tao, Z. Liangying, Y. Xi, Ceram.Int. 25 (1999) 667
• [4] S.A. Campbell, H-S. Kim, D.C. Gilmer, B. He, T. Ma, W.L. Goldfelter, IBM J. Res. Develop 43 (1999) 383
• [5] M. Kadoshima, M. Hiratani, Y. Shimamoto, K. Torii, H. Miki, S. Kimura, et al., Thin Solids Films 424 (2003) 224
• [6] L.L.W. Chow, M.M.F. Yuen, P.C.H. Chan, A.T. Cheung, Sens. Actuators B 76 (2001) 310
• [7] T.Y. Yang, H.M. Lin, B.Y. Wei, C.Y. Wu, C.K. Lin, Rev. Adv. Mater. Sc. 4 (2003) 48
• [8] J.P. Biersack, L.G. Haggmar, Nucl. Instr. Meth. 174 (1980) 257
• [9] J. Sielanko, W. Szyszko, Nucl. Instr. Meth. B 16 (1986) 340
• [10] W. Bolse, T. Bolse, Ch. Dais, D. Etissa-Debisssa, A. Elanousi, A. Feyn, M. Kalafat, H. Paulus, Modification of ceramic coatings by swift heavy ions, Surf.Coat. Technol. 200 (2005) 1430-1435
• [11] V.A. Skuratov, S.J. Zinkle, A.E. Efimov, K. Havacsak, Surface defects in Al2O3 and MgO irradiated with high-energy heavy ions, Surf.Coat. Technol. 196 (2006) 56-62
• [12] M. Toulemonde, C. Trautmann, E. Balanzat, K. Hjort, A. Weidinger, Track formation and fabrication of nanostructures with MeV-ion beams, Nucl. Inst. Meth. B216 (2004) 1-8
• [13] A. Dunlop, D. Lesueur, Radiat. Eff. Def. Sol. 126 (1993) 123
• [14] Ch. Dufour, E. Paumier. M. Toulemonde, Electron-phonon coupling, and the sensitivity of metals to irradiation with swift heavy ions, Nucl. Inst. Meth. B122 (1997) 445-448.
• [15] S. Furano, H. Otsu, K. Hojou, K. Izui, Tracks of high-energy heavy ions in solids, Nucl. Inst. Meth. B107 (1996) 223-226
• [16] H. Dammak, A. Dunlop, D. Lesueur, Tracks in metals by MeV fullerens, Phys. Rev. Lett. 74 (1995) 1135-1138
• [17] J. Henry, A. Barbu, B. Leridon, D. Lesueur, A. Dunlop, Electron microscope observations of titanium irradiated with GeV heavy ions, Nucl. Inst. Meth. B67 (1992) 390-395
• [18] B.X. Liu, Ion mixing and metallic alloys phase formation, Phys. Stat. Sol. (A) 94 (1986) 11-34
• [19] R. Trejo-Luna, L.R. De La Vega, J. Rickards, 9 MeV Au ion implantation into Ti and Ti-6Al-4V, J. Mat. Sc. 36 (2001) 503-510
• [20] H. Dammak, A. Dunlop, D. Lesueur, Phase transformation induced by swift heavy ion irradiation of pure metals, Nucl. Inst. Meth. B 107 (1996) 204-211
• [21] V. Lavrentiev, C. Hammerl, B. Raushenbach, A. Pisanenko, O. Kukharenko, Phil.Mag. A81 (2001) 511
• [22] G.K. Williamson, W.H. Hall, Acta Metal. 1(1953) 22