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

Коэффициент пересчета дозы в толщину модифицированного слоя: где М — молярная масса материала образцов испарителей, присутствующих в комплексной плазме, г/моль; р — плотность твердого слоя, г/см3, N — число Авогадро [6,02 1023 1/моль]; q — среднее количество ионов, участвующих в формировании одного атома на поверхности заготовки при осаждении из комплексной плазмы (учет степени ионизации, валентности). Коэффициент адгезии ионов к поверхности заготовки: где K 0 — предэкспоненциальный фактор (характерный для материала); Кхол ~ 0,003 — эмпирическое значение коэффициента адгезии при «холодной» ионной модификации; Еа — энергия активации адсорбции [эВ]; kв — постоянная Больцмана; Т (u, ѵ) — локальная температура поверхности заготовки в месте удара иона. После установления распределения толщины модифицированного поверхностного слоя на поверхности заготовки в результате проявления близко- и дальнодействующего эффектов с использованием уравнения (1) необходимо решить задачу количественной оценки равномерности полученного модифицированного поверхностного слоя. В классических подходах для этих целей используют среднеквадратичные отклонения или дисперсию толщины модифицированного поверхностного слоя относительно среднего значения. Однако такой подход не всегда отражает реальные эксплуатационные требования к сопрягаемым поверхностям деталей сложной формы. Для высокоточных узлов критичны не только средние отклонения, но и наличие локальных дефектов модифицированного поверхностного слоя — резких перепадов толщины между соседними участками, способных привести к ускоренному износу или проблемам в сборке. Именно такие локальные аномалии традиционные интегральные критерии зачастую «скрывают». Для более точной и практически значимой оценки проявления близко- и дальнодействующего эффектов по равномерности модифицированного поверхностного слоя в данной работе предложен критерий локальных перепадов толщины модифицированного слоя, формализованный с использованием параметризации поверхности через Si (u, ѵ). Его сущность состоит в следующем: 1. Для каждой точки поверхности заготовки вычисляется абсолютная разница между толщиной модифицированного слоя в данной точке и толщиной в ближайших соседних точках. 2. Далее эти значения усредняются по всей поверхности заготовки. Математически этот критерий можно формализовать следующим образом: пусть поверхность заготовки параметризована координатами (u, v), а толщина модифицированного слоя в данной точке определяется по зависимости (1) как hi (u, v). Для каждой точки (u, v) выделяется множество ближайших соседних точек по сетке. В большинстве практических случаев в качестве соседей принимаются точки, которые имеют с данной общую грань или находятся на минимальном расстоянии по сетке (например, 4 точки по сторонам для прямоугольной сетки или 6 — для треугольной). Для анализа пространственной неоднородности модифицированного слоя, формируемой при ионной обработке деталей сложной формы, недостаточно учитывать лишь среднее значение толщины покрытия воздействия. На практике существенную роль играют резкие локальные перепады, связанные как с особенностями геометрии, так и с неравномерным распределением параметров плазмы. В условиях прецизионных технологий такие отклонения критичны для свойств изделия (адгезия, микротвердость, износостойкость), поэтому необходим универсальный количественный Т > 300 К (3)