질소이온 주입시킨 7050A1 합금의 표면 미세구조 변화의 분석

Analyzing Surface Microstructure of 7050A1 Alloy Modified by $N^+ion$ Implantation

본 연구는 질소이온 주입시킨 7050A1 합금의 표면 미세구조 변화에 대하여 살펴보았다. 이온 주입은 이온을 가속시켜서 물리적으로 모재의 표면에 주입시키는 표면처리의 한 방법으로서, 본 연구에서는 가속 에너지를 100KeV로 하고 전류밀도는 $23.1{\mu}A/cm^2$, 주입량은 $5{\times}10^{15}ions/cm^2$, $5{\times}10^{17}ions/cm^2$과, $8{\times}10^{17}ions/cm^2$로 질소이온을 주입하였다. 이온 주입층은 EPMA, AES, XPS, TEM 등으로 분석하였으며, 그 결과를 computer simulation을 통하여 비교하여 보았다. 질소이온 주입시킨 7050A1 합금은 극 표면에서부터 약 $4000{\AA}$ 사이에서 AlN이 Gaussian 분포를 지니고 있었으며, 일정 깊이에서 이온의 주입에 의해 충격을 받은 영역을 관찰할 수 있었고 이러한 표면의 변화들은 미소경도에 영향을 미치게 되어 저하중에서 경도값의 상승을 야기했다.

The surface microstructure modification by $N^+ion$ implantation into 7050A1 alloy was investigated. Ion implantation method is to implant physically accelerated ions to the surface of a substrate. High doses of nitrogen($5{\times}10^{15}ions/cm^2$, $5{\times}10^{17}ions/cm^2$, $8{\times}10^{17}ions/cm^2$) were implanted into 7050A1 alloy using accelerating voltage of 100KeV and current density of $23.1{\mu}A/cm^2$. The implanted layers were characterized by EPMA, AES, XRD, and TEM. The experimental results were compared with computer simulation data. The results showed that AlN was formed from the surface to $4000{\AA}$ depth with Gaussian distribution and the damage region was also observed. This surface modification by $N^+ion$ implantation increased the microhardness of 7050A1 alloy surface.