- Преобразование структуры поверхностных слоев металлов под воздействием ионной имплантации происходит в результате процессов: 1) выбивание атомов мишени из узлов кристаллической решетки с возникновением межузель-ных атомов и вакансий; 2) образование твердого раствора внедрения легирующей примеси; 3) диффузии попавших в междоузлия атомов и образование бинарных фаз в объеме и на границах матричных зерен двух типов - богатых элементом матрицы: А3В - Ti3Al, Ni3Al, Ni3Ti; АВ - TiAl, NiAl, NiTi и богатых имплантируемым элементом АВ2 -NiTi2; АВ3 - TiAl3; 4) конденсация образовавшихся вакансий в дислокационные петли; 5) формирование слаболегированных и насыщенных твердых растворов. Формирование поверхностных градиентных слоев микронных толщин обусловлено диффузией по мигрирующим протяженным дефектам, формирующимся в процессе ионной имплантации, усиленной термодиффузией и радиационно-стимулированной диффузией по границам зерен. Рост поверхностных оксидных слоев титансодержащих сплавов в условиях ионной имплантации осуществляется по островковому механизму, а при контакте с окислительной средой и наличии поверхностных дефектов по послойно-плюс-островковому.
- Состав вторичных фаз, их объемная доля и локализация по глубине определяются концентрацией легирующей примеси, энтальпией образования фаз, зеренным состоянием металлической матрицы-мишени и механизмом распределения примесей в металлической матрице. В (мезо)поликристаллических материалах с высокой концентрацией легирующей примеси частицы бинарных фаз А3В, АВ и АВ2 формируются в объеме матричных зерен с высокой концентрацией и образуют многофазные зоны: первая зона содержит три фазы: А3В и АВ (АВ2), и твердый раствор В в А; вторая зона содержит фазу А3В и твердый раствор В в А; в третьей зоне имеется только твердый раствор В в А. Фаза АВ3 формируется по границам и тройным стыкам зерен матрицы в ультрамелкозернистом состоянии.
- В результате ионной имплантации происходит формирование неупорядоченной сетчатой дислокационной структуры с увеличением плотности дислокаций на 2 порядка относительно исходных мишеней. Распространение элементов внедрения (кислорода и углерода) из остаточной атмосферы вакуумной системы происходит по дефектам мишени. Закрепление дислокаций выделяющимися на них наночастицами оксидных и карбидных фаз приводит к повышению критического интервала плотностей дислокаций для перехода неупорядоченной сетчатой в упорядоченную ячеистую дислокационную структуру.
- Повышение механических (микротвердость до 8÷12 ГПа и коэффициента Холла - Петча до 0,7 МПа/м1/2) и трибологических (повышение износостойкости в 1,5-2 раза) характеристик связано с твердорастворным упрочнением, дисперсным упрочнением (формирование наноразмерных интерметаллидных фаз высокой концентрацией в объеме матричных зерен), зернограничным упрочнением фазами состава A3B и АВ3, дислокационным упрочнением за счет повышения плотности дефектов после ионной имплантации, формированием поверхностных оксидно-карбидных слоев.
- Структурные и функциональные свойства наноразмерных частиц благородных металлов, сформированных в поверхностных слоях неоксидных керамических материалов, определяется 1) структурно-фазовым состоянием матрицы - степенью окристаллизованности и типом кристаллических фаз нитрида кремния; 2) физико-химическими процессами на границе твердое тело (матрица-носитель)/жидкость (раствор соли предшественника). Высокая активность в реакциях селективного и глубокого окисления углеводородов и стабильность металлических наночастиц обусловлены размерным эффектом частиц и формированием связи Me-носитель через кислород, входящий в структуру α-фазы нитрида кремния в виде поверхностного оксинитрида, наличием эпитаксиальной связи и образованием твердых растворов.
2.Kozlov E.V., Ryabchikov A.I., Sharkeev Yu.P., Stepanov I.B., Fortuna S.V., Sivin D.O., Kurzina I.A. , Prokopova T.S., Mel’nik I.A. Formation of intermetallic layers at high intensive ion implantation // Surface and Coating Technology. – 2002. – V. 158–159. – P. 343–348.
3.Козлов Э.В., Шаркеев Ю.П., Фортуна С.В., Курзина И.А., Мельник И.А., Проко-пова Т.С. Фазовый анализ поверхностного слоя никеля, имплантированного ионами алюминия // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. – 2003. – № 7. – С. 31–35.
4.Kurzina I., Shevlyuga V., Atrei A., Cortigiani B., Rovida G., Bardi U. Step rearrangement upon low-pressure oxidation of the Pt3Ti(510) surface: A study by Scanning Tunneling Microscopy // Surface Review and Letter. – 2003. – V. 10. – № 6. – P. 861–866.
5.Курзина И.А. Глубокое окисление метана на Pt и Pd катализаторах, нанесенных на нитрид кремния // Вестник ТГАСУ. – 2003. – № 2. – С. 239–251.
6.Курзина И.А., Божко И.А., Калашников М.П., Фортуна С.В., Батырева В.А, Степанов И.Б., Шаркеев Ю.П. Высокоинтенсивная имплантация ионов алюминия в никель и титан // Известия Томского политехнического университета. – 2004. – № 3. – С. 30–35.
7.Шаркеев Ю.П., Рябчиков А.И., Козлов Э.В., Курзина И.А., Степанов И.Б., Божко И.А., Калашников М.П., Фортуна С.В., Сивин Д.О. Высокоинтенсивная ионная имплантация – метод формирования мелкодисперсных интерметаллидов в поверхностных слоях металлов // Известия высших учебных заведений. Физика. – 2004. – № 9. – С. 44–52.
8.Курзина И.А., Божко И.А., Калашников М.П., Сивин Д.О., Шаркеев Ю.П., Козлов Э.В. Высокоинтенсивная имплантация ионов алюминия в титан // Металлофизика и новейшие технологии. – 2004. – Т. 26. – № 12. – С. 1645–1660.
9.Bozhko I.A., Fortuna S.V., Kurzina I.A., Stepanov I.B., Kozlov E.V., Sharkeev Yu.P. Formation of Nanoscale Intermetallic Phases in Ni Surface Layer at High Intensity Implantation of Al Ions // Journal of Materials Science & Technology. – 2004. – V. 20. – № 5. – Р. 583–586.
10.Kurzina I.A., Cadete Santos Aires F.J., Bertolini J.C. Pt catalysts supported silicon nitride for the total oxidation of methane // Theoretical and Experimental Chemistry. – 2004. – V. 40. – № 4. – Р. 241–245.
11.Курзина И.А., Божко И.А., Калашников М.П., Шаркеев Ю.П. Формирование поверхностных слоев, содержащих интерметаллидные соединения, при высокоинтенсивной ионной имплантации в системах Ni–Al, Ti–Al, Fe–Al // Перспективные материалы. – 2005. – № 1. – С. 13–23.
12.Курзина И.А., Божко И.А., Калашников М.П., Фортуна С.В., Степанов И.Б., Шарке-ев Ю.П., Козлов Э.В. Структурно-фазовое состояние поверхностных слоев титана, имплантированных ионами алюминия // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. – 2005. – № 7. – С. 72–78.
13.Курзина И.А. Глубокое окисление метана на платиновых и палладиевых катализаторах, нанесенных на нитрид кремния // Известия Томского политехнического университета. – 2005. – Т. 308. – № 4. – С. 104–109.
14.Курзина И.А. Изучение процесса окисления на поверхности Pt3Ti (510) методом сканирующей туннельной микроскопии // Известия Томского политехнического университета. – 2005. – Т. 308. – № 1. – С. 109–113.
15.Курзина И.А., Козлов Э.В., Божко И.А., Калашников М.П., Фортуна С.В., Степанов И.Б., Рябчиков А.И., Шаркеев Ю.П. Структурно-фазовое состояние поверхностных слоев Ti, модифицированных при высокоинтенсивной имплантации ионов Al // Известия Российской академии наук. Серия физическая. – 2005. – Т. 69. – № 7. – С. 1002–1006.
16.Курзина И.А., Божко И.А., Калашников М.П., Степанов И.Б., Рябчиков А.И., Шаркеев Ю.П., Козлов Э.В. Формирование наноразмерных интерметаллидных фаз в условиях высокоинтенсивной имплантации ионов алюминия в титан // Химия и физика стекла. – 2005. – Т. 31. – № 4. – С. 452–458.
17.Божко И.А., Курзина И.А., Степанов И.Б., Шаркеев Ю.П. Модификация поверхностных слоев титана при высокоинтенсивной ионной имплантации алюминия // Физика и химия обработки материалов. – 2005. – № 4. – С. 58–62.
18.Kurzina I.A., Cadete Santos Aires F.J., Bergeret G., Bertolini J.C. Total oxidation of methane over Pd catalysts supported on silicon nitride. Influence of support nature // Chemical Engineering Journal. – 2005. – V. 107. – № 1–3. – Р. 45–53.
19.Князева А.Г., Курзина И.А., Божко И.А., Калашников М.П., Шаркеев Ю.П., Козлов Э.В. Моделирование взаимодействия высокоинтенсивных пучков ионов алюминия с никелевой мишенью // Взаимодействие излучения с твердым телом : материалы 6-й Международной конференции «Взаимодействие излучений с твердым телом». 28– 30 сентября 2005, Минск. – Минск : Изд-во Центр БГУ, 2005. – С. 39–41.
20.Stepanov I.B., Ryabchikov A.I., Kozlov E.V., Sharkeev Yu.P., Shulepov I.A., Kurzina I.A., Sivin D.O. High-current vacuum-arc ion and plasma source «Raduga-5» application to intermetallic phase formation // Review of scientific instruments. – 2006. – V. 77. – № 3. – P. 03C115-1–03C115-4.
21.Курзина И.А., Божко И.А., Калашников М.П., Сивин Д.О., Степанов И.Б., Шарке-ев Ю.П., Козлов Э.В. Структурно-фазовое состояние поверхностных слоев никеля, имплантированных ионами титана // Известия Российской академии наук. Серия физическая. – 2006. – Т. 70. – № 4. – С. 591–592.
22.Курзина И.А., Cadete Santos Aires F. J., Garcia Cervantes G., Bertolini J. C. Свойства поверхности палладиевых катализаторов, нанесенных на нитрид кремния, в реакции глубокого окисления метана // Журнал физической химии. – 2006. – Т. 80. – № 10. – С. 1–6.
23.Курзина И.А., Atrei A., Cortigiani B., Rovida G., Bardi U. Изучение процесса окисления поверхности Pt3Ti (510) методом сканирующей туннельной микроскопии // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. – 2006. – № 9. – С. 8–11.
24.Kurzina I.A., Bozhko I.A., Kalashnikov M.P., Sharkeev Yu.P., Kozlov E.V. Formation of nanosized intermetallic phases in Ni–Ti system upon ion implantation Formation of nanosized intermetallic phases in Ni–Ti system upon ion implantation // Известия высших учебных заведений. Физика. – 2006. – Т. 49. – № 8. Приложение. – С. 211–214.
25.Kozlov E.V., Kurzina I.A., Sharkeev Yu.P. Nanosized intermetallic compounds are the main factor of low and high temperatures properties increasing of metallic materials // Известия высших учебных заведений. Физика. – 2006. – Т. 49. – № 8. Приложение. – С. 517–519.
26.Knyazeva A.G., Kurzina I.A., Bozhko I.A. , Sharkeev Yu.P. Mathematical model of intermetal-lic phases formation inside a nickel surface layer under implantation of aluminum ions // Известия высших учебных заведений. Физика. – 2006. – Т. 49. – № 8. Приложение. – С. 219–221.
27.Cadete Santos Aires F.J., Kurzina I., Garcia Cervantes G., Bertolini J.C. Pd catalysts supported on silicon nitride for the combustion of methane: influence of the crystalline and amorphous phases and of the preparation method on the catalytic performance // Catalysis Today. – 2006. – V. 117. – № 4. – P. 518–524.
28.Козлов Э.В., Курзина И.А., Божко И.А., Калашников М.П., Шаркеев Ю.П. Структурно-фазовое состояние поверхностных слоев никеля, модифицированных в условиях высокоинтенсивной имплантации ионов титана // Известия Российской академии наук. Серия физическая. – 2007. – Т. 71. – № 2. – С. 198–201.
29.Kurzina I.A., Kozlov E.V., Sharkeev Yu.P., Ryabchikov A.I., Stepanov I. B., Boz-hko I.A., Kalashnikov M.P., Sivin D.O., Fortuna S.V. Influence of ion implantation on nanoscale Intermetallic phases formation in Ti-Al, Ni-Al and Ni-Ti systems // Surface and Coating Technology. – 2007. – V. 201. – P. 8463–8468.
30.Курзина И.А., Изаак Т.И., Водянкина О.В. Синтез, свойства и перспективы использования нанокомпозитных материалов на основе структурированных матриц // Эволюция структуры и свойств металлических материалов ; под. ред. А.И. Потекаева. – Томск : Изд-во НТЛ, 2007. –С. 251–288.
31.Курзина И.А., Шаркеев Ю.П., Козлов Э.В. Формирование наноинтерметаллидных фаз в условиях ионной имплантации // Структура и свойства перспективных металлических материалов ; под. ред. А.И. Потекаева. – Томск : Изд-во НТЛ, 2007. – С. 159–195.
32.Курзина И.А., Божко И.А. , Калашников М.П., Шаркеев Ю.П., Козлов Э.В. Модификация физико-механических свойств металлических материалов посредством формирования наноразмерных интерметаллидных фаз в условиях ионной имплантации // Известия Российской академии наук. Серия физическая. – 2008. – Т. 72. – № 8 – С. 1191–1194.
33.Вахний Т.В., Вершинин Г.А., Божко И.А., Курзина И.А., Шаркеев Ю.П., Грекова Т.С. Формирование концентрационных профилей внедряемых ионов в металлических материалах при полиэнергетической имплантации // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. – 2008. – № 4. – С. 51–54.
34.Курзина И.А., Козлов Э.В., Шаркеев Ю.П., Фортуна С.В., Божко И.А., Калашников М.П. Нанокристаллические интерметаллидные и нитридные структуры, формирующиеся при ионно-плазменном воздействии. – Томск : Изд-во НТЛ, 2008. – 324 с.
35.Шаркеев Ю.П., Курзина И.А., Кашин О.А., Гриценко Б.П., Божко И.А., Калашников М.П., Ерошенко А.Ю., Круковский К.В., Баянкин В.Я. Модификация структуры и механических свойств титана при воздействии ионных пучков // Журнал функциональных материалов. – 2008. – № 6. – С. 224–233.
36.Kurzina I.A., Sharkeev Yu.P. Titanium before and after ion implantation: structure, phase composition and mechanical properties // Известия высших учебных заведений. Физика. – 2009. – № 8/2. – С. 421–424.
37.Шаркеев Ю.П., Курзина И.А., Ерошенко А.Ю., Божко И.А., Толмачев А.И., Калашников М.П., Коробицын Г.П. Эволюция структуры и механических свойств ультрамелкозернистого титана // Структурно-фазовые состояния перспективных металлических материалов ; отв. ред. В.Е. Громов. – Новокузнецк : Изд-во НПК, 2009. – С. 565–579.
38.Курзина И.А., Чухломина Л.Н., Блохина А.С., Водянкина О.В. Влияние природы растворителя на процесс формирования наночастиц серебра // Известия Томского политехнического университета. – 2009. – Т. 314. – № 3. – С. 26–31.
39.Курзина И.А., Чухломина Л.Н., Горленко М.Н., Водянкина О.В. Нанесенные сереб-росодержащие системы на основе нитрида кремния // Журнал прикладной химии. – 2009.– Т. 82. – В. 3. – С. 365–373.
40.Вахний Т.В., Вершинин Г.А., Шаркеев Ю.П., Курзина И.А., Ерошенко А.Ю., Грекова Т.С., Гриценко Б.П. Влияние размера зерен поликристаллического титана на формирование концентрационных профилей ионов алюминия, имплантированных полиэнергетическим пучком // Известия высших учебных заведений. Физика. – 2009. – № 11/2. – С. 232–237.
41.Курзина И.А. Влияние природы носителя и условий синтеза на формирование палладиевых наночастиц, нанесенных на нитрид кремния // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. – 2009. – № 12. – С. 67–71.
42.Курзина И.А., Божко И.А., Калашников М.П., Шаркеев Ю.П., Козлов Э.В. Имплантация ионов алюминия в титан с различным структурным состоянием // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. – 2009. – № 2. – С. 63–69.
43.Саркисов Ю.С., Аметов В.А., Курзина И.А., Власов Ю.А. Ресурсосберегающие технологии повышения качества и долговечности деталей, узлов и механизмов на нано-, мезо- и макроуровнях // Известия Томского политехнического университета. – 2010.– Т. 316. – № 2. – С. 5–12.
44.Курзина И.А., Чухломина Л.Н., Блохина А.С., Водянкина О.В. Серебросодержа-щие каталитические системы на основе нитрида кремния // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. – 2010. – Т. 53. – В. 1. – С. 50–53.
45.Курзина И.А., Божко И.А., Ерошенко А.Ю., Калашников М.П., Шаркеев Ю.П. Эволюция структуры и механических свойств ультрамелкозернистого титана // Материаловедение. – 2010. – № 5. – С. 48–54.
46.Курзина И.А. Наноразмерные интерметаллидные фазы, формирующиеся в условиях ионной имплантации // Материаловедение. – 2010. – № 2. – С. 49–64.
47.Курзина И.А. Закономерности формирования металлических наночастиц, нанесенных на нитрид кремния // Журнал прикладной химии. – 2010. – Т. 83. – № 5. – С. 705–717.
48.Курзина И.А. Структурные закономерности формирования интерметаллидных наноразмерных фаз в процессе ионной имплантации // Доклады академии наук. – 2010. – Т. 432. – № 2. – С. 1–3.
49.Вахний Т.В., Вершинин Г.А., Шаркеев Ю.П., Курзина И.А., Ерошенко А.Ю., Грекова Т.С., Гриценко Б.П. Роль размера зерен поликристаллического титана в формировании концентрационных профилей имплантируемых ионов алюминия // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. – 2010. – № 4. – С. 94–99.
50.Вершинин Г.А., Шаркеев Ю.П., Геринг Г.И., Грекова Т.С., Божко И.А., Курзи-на И.А. Формирование концентрационных профилей имплантируемых ионов в титане и никеле в зависимости от структуры образцов и режимов облучения // Известия высших учебных заведений. Физика. – 2011. – Т. 54. – № 1/2. – С. 133–137.
51.Шаркеев Ю.П., Курзина И.А., Божко И.А., Ерошенко А.Ю. Свойства и структура покрытий, получаемых ионной имплантацией алюминия в титановую подложку в различном структурном состоянии // Деформация и разрушение материалов. – 2011. – № 2. – С. 32–40.