Алюминий ионное легирование

Монокристаллические материалы составляют основу современной полупроводниковой и вычислительной техники, оптических квантовых генераторов, методов голографии. Искусственные монокристаллы получают различными способами из расплавов, рас-,1 . парообразной или твердой фазы. В первом твердотельном х /ооре, построенном в 1960 г., в качестве рабочего элемента использован монокристалл рубина. Рубин — это кристалл корунда (а-АЬОз), содержащий примеси ионов хрома, Сг+ . Присутствие ионов хрома придает кристаллам корунда красную окраску. В оптических квантовых генераторах (ОКГ) чаще всего применяют бледно-розовый рубин с содержанием хрома около 0,05%. При повышении количества хрома окраска становится уже ярко-красной, а в дальнейшем переходит в зеленую. Кристаллы рубина по своим физико-химическим свойствам в определенной степени уникальны и отвечают всем требованиям, предъявляемым к материалам для ОКГ. Они обладают высокой теплопроводностью, что позволяет избежать их саморазогрева во время работы, имеют высокую оптическую и механическую однородность, исключающую паразитное поглощение и рассеяние энергии, обладают высокой термической, механической и химической стойкостью. Монокристалл рубина для ОКГ должен быть длиной от 50 до 300 мм и диаметром 5—25 мм. Кристаллы такого размера получают синтетическим путем. Одним из наиболее распространенных методов синтеза монокристаллов рубина остается способ, предложенный в 1891 г. Вернейлем. Ультрадисперсный порошкообразный оксид алюминия, легированный оксидом хрома (1П), попадает в пламя кислородно-водородной горелки, где температура достигает 2000 °С, плавится и опускаете) на расплавленную верхнюю часть [c.158]

Титан и его спчавы обладают очень высокой коррозионной стойкостью в морской воде, влажной морской и промышленной атмосфере. В этих средах скорость коррозии титановых сплавов не превышает 0,0001 мм/год. Несмотря на то, что титан относится к наиболее термодинамически неустойчивым металлам, его высокая коррозионная стойкость обусловлена защитными свойствами образующихся гидридных и оксидных пленок. Титановые сплавы устойчивы в окислительных средах даже в присутствии больших количеств хлор-ионов в большинстве органических сред. Исключение составляют серная, соляная,. муравьиная, щавелевая, винная, лимонная, смесь ледяной уксусной кислоты с уксусным ангидридом. Технические титановые сплавы, легированные алюминием (до 6%), марганцем (1...2%), оловом широко используются в химическом машиностроении, пищевой промышленности. [c.158]

Ионное легирование железа алюминием более эффективно чем хромом и никелем при равных концентрациях легирующих компонентов. При ионной имплантации алюминием образуется поверхностный сплав Ре, 6,6% А1, склонный к самопассивации и более стойкий к локальным формам коррозии, чем сплавы Ре, 6,6% Сг и Ре, 6,6% N1, полученные также методом ионной имплантации. [c.132]

Ионное легирование алюминия молибденом, хромом и никелем при дозах легирующих ионов 2-10 моль/см и энергиях 20 кэВ способствует значительному повышению коррозионной стойкости алюминия даже в растворах, содержащих такие сильные депассиваторы, как сульфаты. Обычными металлургическими методами получать однофазные твердые растворы указанных легирующих добавок в алюминии нельзя из-за их малой растворимости. Так, например, растворимость никеля в алюминии нри 500 °С составляет 0,006%, хрома при 400°С — 0,06%, а при более низких температурах область растворимости этих металлов в алюминии на диаграммах фазового равновесия вообще отсутствует. [c.134]

Установлено, что ионное легирование алюминия молибденом увеличивает потенциал коррозии на 0,5 В и уменьшает в два раза коррозионный ток и плотность тока з пассивном состоянии металла. В то же время стимулируется катодная реакция, что обусловлено большей плотностью тока обмена водорода на молибдене (10 А/м ), чем на алюминии, покрытом пленкой оксидов (10 А/м ) [73]. [c.134]

Следовательно, легирование алюминиевого покрытия титаном и кремнием, способствующими появлению эффективных катодных присадок, позволяет получить покрытие на основе алюминия, которое характеризуется высокой коррозионной стойкостью в сероводородных средах, а также в присутствии ионов хлора. [c.94]

Примерами легирования с целью образования совершенного защитного слоя продуктов коррозии на поверхности сплава являются легирование меди алюминием или цинком для повышения коррозионной стойкости в атмосферных условиях легирование молибденом нержавеющих хромоникелевых сталей для повышения их коррозионной стойкости в р астворах, содержащих хлор-ионы. [c.79]

Повышение стойкости железа к окислению при легировании хромом или алюминием происходит, вероятно, в результате значительного обогащения наружного слоя оксидной пленки легирующими компонентами. В сплавах Ре—Сг, как показали химический и электронномикроскопический анализы, средний слой оксидных пленок обогащен хромом, а внутренний, прилегающий к металлу, — хромом [56, 57]. Этот внутренний слой оксида в большей степени, чем РеО, препятствует миграции ионов и электронов. Обогащение оксидной пленки хромом в Сг—Ре-сплавах сопровождается обеднением поверхностного слря сплава, находящегося непосредственно под окалиной. Этим объясняется [c.204]

На кинетику растворения влияет pH, потенциал и присутствие ионов в растворе для испытаний. Все эти факторы — основа метода селективного металлографического травления, который уже нашел практическое применение [32, 56, 57]. При этом часто используется потенциостат для поддержания постоянного потенциала многофазного сплава на уровне, соответствующем растворению отдельной фазы, в то время как остальная поверхность остается пассивной. Предварительное исследование смещения области потенциала может быть сделано для того, чтобы определить, будут ли электрохимические свойства различных фаз достаточно различаться в выбранном электролите, чтобы можно было произвести селективное травление илн удаление определенных фаз. Один из таких методов [58] был разработан для аустенитных сталей, легированных алюминием (рис. [c.608]

Дрелей и Разер [2, 4] предполагают, что выделяющийся на поверхности раздела металл—окисел газообразный водород разрушает защитную окисную пленку. Если же алюминий образует пару с более катодными металлами или легирован никелем и же-.лезом, то ионы Н" разряжаются не на алюминии, а на катодных [c.278]

Подобный аномальный ход кривых для твердых растворов на основе меди должен быть приписан экзотермичности реакции образования твердого раствора, так как сплавы с высоким содержанием меди, ка и медь, часто дают стационарные потенциалы, приводимые ближе всего к равновесным металлическим электродам первого или второго рода, т е. зависящим от активности собственных ионов в растворе. В случае твердых растворов на основе алюминия подобное аномальное изменение потенциала с большим основанием должно быть приписано повышению защитных свойств пленки на алюминии в результате дополнительного легирования магнием или литием (так как значение стационарного потенциала на алюминии и его сплавах обычно определяется большей или меньшей сплошностью защитных пленок в данных условиях). [c.203]

Конкретными примерами первого способа легирования являются повышение коррозионной стойкости меди в атмосферных условиях легированием алюминием (алюминиевые бронзы) и цинком (латуни) повышение ще-лочеупорности сталей и чугунов легированием их никелем повышение коррозионной устойчивости хромоникелевых сталей в растворах, содержащих хлор-ионы, легированием молибденом. [c.312]

При образовании неоднофазной окалины следует учитывать свойства оксидов легирующих элементов. При значительном легировании ниобия цирконием и титаном, имеющими большее, чем ниобий, сродство к кислороду, происходит преимущественное образование оксида легирующего металла, а как более высокозарядный ион, уменьшает концентрацию анионных вакансий в пленке. Скорость окисления сплава при этом уменьшается (табл. 14.9). Из данных, приведенных в таблице, видно, что немногие элементы ухудшают жаростойкость ниобия. Перспективно легирование алюминием, титаном и хромом. Л и]рование цирконием в количестве >20 % повышает жаростойкость ниобия в связи с образованием фазы 62г02-КЬз05, [c.427]

Дрейли и Разер 2, 8] объясняют наблюдаемые факты тем, что выделяющийся на поверхности раздела металл—оксид газообразный водород разрушает защитную оксидную пленку. Если алюминий контактирует с более электроотрицательным металлом либо легирован никелем или железом, то можно предполагать, что ионы Н+ разряжаются на катодных участках, а не на алюминии, и оксидная пленка остается неповрежденной. Однако полезное действие катодных участков можно также объяснить [91 анодной пассивацией или катодной защитой алюминия. Это влияние сходно с действием легирующих добавок платины и палладия (или контакта с ними) на нержавеющую сталь аналогичным образом эти металлы пассивируют также титан в кислотах (см. разд. 5.4). [c.344]

Особенность строения этого соединения, обладающего ромбической симметрией, - наличие шестичленного кольца А1815 018, составленного из шести кремневокислородных радикалов 810з. Кольцеобразная структура конгломерата этих радикалов, связанных ионной связью с железом и алюминием, обеспечивает высокую и стабильную адгезию. Кроме того, это соединение, относящееся к классу силикатов, обладает значительной стабильностью свойств и препятствует образованию интерметаллида, замедляя дальнейшую диффузию алюминия в стальную поверхность при получении покрытия и водорода при наводороживании в сероводородсодержащей среде. Легирование алюминиевого покрытия кремнием позволило снизить толщину наносимого слоя для обеспечения защиты в наводороживающих сероводородсодержащих средах по сравнению с покрытием без легирующих элементов. [c.66]

Введение ионов алюминия в железо (99 95%) при дозах облучения 1-10 —1,5-10 моль/см в кислородсодержащей атмосфере при температурах 720—1020 °С приводит к изменевию-вида кинетических кривых окисления в сравнении с окислением чистого железа начальная стадия окисления легированного, железа описывается, как и для чистого железа, параболическим законом, но с меньшей константой скорости процесса. Однако по истечении некоторого промежутка времени, определяемого температурой и дозой облучения, скорость окисления (коррозии) резко уменьшается. Ощутимый защитный эффект от введения алюминия достигается при дозе около 5-10 моль/см . Замедление окисления в этом случае объясняется образованием стабильной шпинели РеА1204. [c.132]

Легирование молибденом повышает стойкость алюминия также к питтинговой коррозии. Об этом свидетельствует сдвиг потенциала пробоя легированного алюминия в положительную область значений более чехм на 200 мВ в растворе, содержащем 1 г/л хлорид-ионов. [c.134]

Легирование алюминия магнием и кремнием уменьшает токи растворения в аммонизированном рассоле и Na l (310 г/л), однако потенциалы питтингообразования несколько сдвигаются в отрицательную сторону. На всех сплавах имеется область пассивного состояния, протяженность которой составляет 0,5 В (аммонизированный рассол) и от 0,1 до 0,05 В (Na I). Малая пассивность в последнем характеризуется наличием в растворе хлор-иона. На поляризационных кривых, снятых в растворах (КЙ4)2С0з (0,01- 5 н), имеется обширная область пассивного состояния от — [c.31]

Сплавы ниобия и тантала. Поскольку МЬаОб — полупроводник п-типа с анионными вакансиями, можно было бы полагать, что добавка в ниобий более высоковалентного металла (в области параболического окисления) должна привести к снижению скорости окисления. Однако анализ изменения концентрации и подвижности анионных вакансий в МЬдОа при легировании титаном, ванадием, хромом и алюминием показывает, что в связи с высокой концентрацией дефектов, отличающейся лишь на два порядка от концентрации свободных электронов в металлах, и возможным изменением подвижности при изменении их концентрации подход к жаростойкому легированию ниобия с позиции теории Вагнера неприменим. Априорный выбор добавок в данном случае затруднен. Важную роль играет размер иона легирующего элемента. При образова НИИ однофазной окалины легирование ниобия металлами, образующими ионы меньшего, чем ион N5 , размера, может привести к сжатию ячейки на основе ЫЬзОь, снижению объемного отношения и торможению диффузии ионов О в оксиде. Например, легирование ниобия цирконием, имеющим больший, чем у радиус иона (0,79и 0,69-10 м соответственно), ускоряет окисление ниобия, а V, Мо и Сг (с радиусом ионов 0,59 0,62 и 0,63-10 м соответственно) — замедляют. [c.427]

При исследовании других полупроводников, например ZnO [43] и ZnS [45], наблюдаются спектры, характерные для порошков, Для ZnO имеется сигнал с g = 1,96, а для ZnS, легированной ионом хлора, с g = 1,76. Образцы ZnO, легированные ионамн алюминия или галлия, не обнаруживают сверхтонкого взаимодействия при —196° С, несмотря на то что эти донорные атомы имеют ядерный спин. Таким образом, эти результаты не дают ясного ответа на вопрос, обуслов.лены ли полученные сигналы электро-1тами проводимости или э.тектропами на донорных уровнях. [c.456]

Метод значительно экспресснее, чем классический, длительность которого составляет 2 ч. Поскольку метод применяют в анализе сталей, сплавов и других металлургических объектов, важно знать влияние ионов металлов. Влияние Са, Mg и Fe несущественно [37]. В легированных сталях Мп, Сг, Ni и W (до 20%), Со (до 10%), а также Мо, V и Си (до 5%) не мешают определению [38]. Титан и цирконий мешают, но влияние титана подавляют введением кальция. Сведения о влиянии алюминия противоречивы. По данным работы [37], определению силикатов (125 мг SiOa) не мешает 15—30 мг алюминия. Другие авторы указывают на возможное со-осажденне ионов, которое наблюдается, например, в присутствии гитана. Для предотвращения соосаждения рекомендуют добавлять хлорид кальция [39,40]. Важно, что определению кремния не мешают фториды. [c.194]

Несмотря на некоторое расхождение результатов, рис. 112 достаточно хорошо отображает большую часть экспериментальных данных. Как видно из этой диаграммы, некоторые металлы оказывают довольно большое воздействие благодаря значительной электроположительности основного металла. В результате этого окисные слои обогащаются легирующими элементами. Для олова, цинка и особенно алюминия это подтвердили Эрдманн-Еснитцер с сотрудниками [830]. Даже на сплавах, содержавших по 1 % меди или висмута, окалина была обогащена легирующими элементами, вероятно, благодаря значительной растворимости ионов в окислах свинца. Прн легировании висмутом образующиеся окисные слои имели такой же вид, как и на чистом свинце. [c.362]

Кристалл рубина представляет собой корунд (А Оз), легированный ионами хрома (Сг +), концентрация которых обычно составляет величину порядка 0,05% и которые замещают ионы алюминия в узлах кристаллической решетки. На рис. 1.20 приведена энергетическая диаграмма уровней ионов хрома Сг + в решетке, где он выполняет функции активного элемента. Ла-зерной генерации соответствует переход между уровнями Е и на длине волны X = 694,3 нм (Кглиння), в то время как накачке соответствуют переходы между уровнями Аг и Аг- Фь Безызлучательные переходы атомов с уровней накачки на уровни 2А и Е происходят за очень короткое время (10 с). Поскольку состояние термодинамического равновесия достигается очень быстро, населенность уровня 2А несколько меньше населенности уровня Е. Поэтому лазерная генерация возникает на линии Кь и это в свою очередь препятствует достижению критической населенности на уровне 2А. Энергетические уровни рубина представляют типичную трехуровневую систему [7]. [c.41]

При определении алюминия бензоатным методом железо иногда предварительно отделяют едким натром [230], что мало удобно, так как необходимо переосаждение. Лучше его предварительно восстановить до двухвалентного состояния сульфитом [П7], гидросульфитом [344], тиогликолевой кислотой [1277] или гидроксиламином или связать в комплекс. По мнению Вильсона [1277], при восстановлении сернистой кислотой осадок бензоата алюминия часто загрязняется железом лучше использовать тиогликолевую кислоту. Согласно Вильсону, до 1 г железа не влияет на определение 20 м.г алюминия. Тлогликолевая кислота маскирует и восстанавливает также и некоторые другие ионы, при этом число мешающих ионов сильно сокращается. Не мешают Ре, Си, 2п, РЬ, Мп, 5п, вольфраматы, мо-либдаты мешают только Т1, Сг, 2г, V (IV) и ТЬ. Юрчик [854] успешно применил тиогликолевую кислоту для маскирования мешающих элементов при анализе руд, шлаков, чугуна и легированных сталей. Определению 0,5—5% алюминия не мешали 3% Мо, 3% Со, 6% N1 и 8% Мп но V, Сг и Си завышали результаты. [c.52]

В силу сказанного следует ожидать, что при сульфидной коррозии ионы алюминия, диффундируя в наружный слой быстрее ионов железа, образуют (при подходящих концентрациях) на его поверхности защитную пленку. Так как алюм иний не относится к переходным элементам с недостроенными электронными оболочками, то его сульфид не должен обладать дырчатой решеткой. Высокая температура плавления А12З3 (приблизительно 1100°С) обусловливает стойкость защитного покрова. Это подтверждается многочисленными исследованиями, в которых установлено, что стали и чугуны, легированные алюминием, отличаются большой устойчивостью при взаимодействии с парами серы, сероводородом и высшими сульфидами [264, 265, 283—285, 288, 293, 305]. [c.507]

Рассматривая причины межкристаллитной коррозии алюминия высокой чистоты при температурах выше 160 °С, можно предположить следующее. Границы зерен содержат даже в очень чистом алюминии больше различных примесей, чем центр зерна. В межкристаллитных переходных зонах вследствие межкристаллитной адсорбции возрастает содержание легирующих элементов, что и обусловливает изменение потенциала этих участков металла [161]. Скорость катодного процесса на лих примесях возрастает, что приводит к облагораживанию потенциала участков зерна, прилегающих к границе. Поскольку пр11 высоких температурах чистый алюминий при стационарном потенциале корродирует в активной области, смещение потенциала в положительную сторону приводит к ускоренному рас-гв орению пограничных участков зерен. Так, при коррозии алю- миния чистоты 99,99% в воде при 100 °С границы зерен являются катодами. Гидроксил-ион, образующийся при протекании катодной реакции, разрушает защитную окисную пленку, что ведет к развитию межкристаллитной коррозии. Подкисление среды препятствует накоплению гидроксил-ионов на локальных катодах. В св язи с этим в 0,01-н. растворе соляной кислоты при 100 °С межкристаллитная коррозия алюминия высокой чистоты л енее интенсивна, чем в кипящей дистиллированной воде [162]. Значительное смещение потенциала в положительную сторону вследствие анодной поляризации или легирование элементами с. малым перенапряжением водорода до значений потенциала, отвечающих пассивной области, должно предотвратить развитие меж кристаллптной коррозии, что и наблюдается на опыте. [c.86]