Труды КНЦ. Технические науки. – 2026. - № 2

of the resonance coefficient. The model demonstrates a sufficient degree of adequacy for engineering calculations in the plasma treatment of complex-profile surfaces. At the same time, it provides a physically substantiated and numerically stable description of the ion-flow energy distribution in a glow discharge, which makes it possible to optimize the parameters of the ion-modification regime and control the long-range effect in the formation of physicomechanical properties of the surface layer of complex-shaped parts. Keywords: information technologies, ion surface modification, glow discharge, complex-shaped parts, resonance contribution, long-range effect, multicomponent ion flow, kinetic model, trajectory parameterization, ion velocity, plasma technologies, mechanical engineering technology For citation: TatarkanovA. A., Logvin V. A., Sheptunov S. A. Information technology-based modeling ofthe kinetics of a multicomponent ion flow in a glow discharge during the processing of complex-shaped parts // Transactions of the to la Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2026. Vol. 17, No. 2. P. 147-160. doi:10.37614/2949-1215.2026.17.2.014 Введение Плазменная модификация поверхностных слоев в условиях тлеющего разряда сохраняет устойчивый интерес как технологическая основа управляемого изменения физико-механических и функциональных свойств материалов, используемых в машино- и приборостроении, медицине и смежных областях [1-3]. Особую значимость такие процессы приобретают при обработке деталей сложной пространственной формы, для которых требования к равномерности энергетического воздействия, стабильности структурных преобразований и воспроизводимости характеристик модифицированного слоя являются определяющими [1, 3, 4]. Практическая ценность ионно-плазменного воздействия обусловлена возможностью направленно изменять состояние поверхностной зоны без существенного перегрева основного объема материала. В опубликованных исследованиях показано, что обработка в плазме способствует росту микротвердости, повышению износостойкости, улучшению антикоррозионных характеристик и формированию функциональных покрытий с заданными эксплуатационными свойствами [2, 3, 5, 6-9]. Это предопределило широкое применение плазменных технологий при нитрировании, осаждении тонких упрочняющих слоев, формировании биосовместимых и антибактериальных покрытий, а также при обработке элементов, работающих в условиях интенсивного трения и агрессивных сред [2, 3, 7-9]. Вместе с тем при переходе от обработки простых тел к деталям сложной геометрии резко возрастает влияние пространственной неоднородности плазменного воздействия. Распределение плотности ионного потока, локальной энергии частиц и угла их падения перестает быть квазиизотропным и начинает существенно зависеть от формы поверхности, конфигурации межэлектродного промежутка, экранирования отдельными элементами изделия и характера распределения электрического поля [3, 4, 10]. Для плазменной обработки сложнопрофильных поверхностей именно эти факторы во многом определяют пространственную вариацию толщины модифицированного слоя и, как следствие, неоднородность его свойств. Отдельную проблему представляет многокомпонентный характер реального ионного потока. В условиях тлеющего разряда в технологическом объеме присутствуют ионы различной природы, массы и заряда, причем вклад каждой компоненты в суммарный перенос энергии на поверхность оказывается неодинаковым. Следовательно, использование одномассовых или усредненных описаний оказывается недостаточным, если задача состоит в построении физически содержательной модели, пригодной для инженерного расчета параметров обработки [1, 5, 10]. В таких условиях требуется учитывать массово-зарядовый состав потока, относительную концентрацию отдельных ионных компонентов и различие их кинетических характеристик. Существенным является и то обстоятельство, что движение ионов в межэлектродном промежутке не сводится к простому ускорению в электростатическом поле. При наличии внешнего магнитного поля или индуцированных магнитных составляющих траектории частиц приобретают криволинейный характер, а эффективная длина пути, вдоль которого происходит набор кинетической энергии, изменяется по сравнению с прямолинейным приближением [10]. Для реальных плазменных систем это означает необходимость перехода от упрощенных одномерных схем к моделям, в которых энергетика ионного воздействия определяется с учетом пространственной траектории частицы, распределения потенциала по зонам разряда и конфигурации электромагнитного поля.