Nb离子注入对Zr-4合金耐蚀性能的影响

为了研究Nb离子注入对Zr-4合金电化学腐蚀性能的影响,对Zr-4合金试样表面进行不同剂量的Nb离子注入并测定其在1NH2SO4水溶液中的极化曲线,然后使用扫描电子显微镜(SEM)对极化实验后的试样表面形貌进行了观察。结果表明,Nb离子注入能够改善Zr-4合金的耐腐蚀性能,而且改善的程度与注入离子的剂量有关。同时使用X射线光电子能谱分析(XPS)对试样的表层成分和价态进行了分析,发现在注量为5×1016ion/cm2和1×1017ion/cm2的条件下,Nb和Zr在试样表层以Nb2O5和ZrO2的形式存在;而在注量为2×1017ion/cm2的条件下,则以Nb2O5,NbO和ZrO2的形式存在。     

钇和铈离子注入纯锆的腐蚀行为研究

为了研究铈,钇离子注入对纯锆耐蚀性的影响,纯锆样品用MEVVA源以40 kV注入1×1016 ions/cm2至1×1017 ions/cm2剂量的钇和铈,注入最高温度约为150℃.用X光电子谱仪(XPS)分析注入表层元素的价态;在1 mol/L硫酸溶液中3次极化测量来研究注入样品的耐蚀性.对于钇离子注入,当注入剂量大于5×1016 ions/cm2时,注入样品的耐蚀性显著提高.用掠角X射线衍射(GAXRD)研究氧化膜中由于铈离子注入发生的相转移.三次极化测量表明注铈样品与空白样品相比,耐蚀性下降许多.最后分别对注入钇和铈样品的腐蚀行为机理进行了探讨.     

铜离子注入Ti6Al7Nb合金的表面改性研究

使用MEVVA强流金属源离子注入机对Ti6Al7Nb合金表面注入能量为80keV、剂量分别为0.5×1017,1×1017,2×1017,4×1017ions/cm2的铜离子,计算得到铜离子饱和注入量为2.15×1017ions/cm2。研究了注入的铜离子对Ti6Al7Nb合金腐蚀性能、显微硬度和磨损行为的影响,采用覆膜法研究了铜离子注入后试样对金黄色葡萄球菌的抗菌性能,并分析了注入剂量与抗菌性能的关系。结果表明,Ti6Al7Nb合金的硬度和耐磨性随着注入剂量的增加而提高,点蚀电位随着注入剂量的提高而下降。抗菌试验显示当注入量达到饱和注入量时,试样的抗菌率达到99%以上。     

Zr-4合金表面铌合金化处理的组织与性能

通过对Zr-4合金进行激光表面铌合金化、电子束表面铌合金化和铌离子注入,分析了表面铌合金化后锆合金表层的显微组织,并测定了表面合金化后锆合金在酸性溶液中的极化曲线.结果表明,3种合金化方法可不同程度地提高Zr-4合金在酸性溶液中的耐腐蚀性能,铌离子注入的效果最为显著.     

Zr合金的几种Nb表面合金化工艺的耐蚀性能研究

运用直流磁控溅射的方法在Zr-4合金表面预置Nb层,然后对其表面运用激光束、电子束和离子注入3种工艺在Zr-4合金表面添加了Nb元素,研究了相应的组织和性能,发现合金化后样品中Nb元素分布不均匀.对表面改性后的合金作了相应的热处理后,进行了极化曲线研究,结果发现:电子束合金化后形成的β-Zr相阻碍了氧的扩散,提高了合金耐蚀能力;Nb离子注入合金后,注入层中生成了ZrO2和NbN,当注入剂量在1×1017～3×1017个/cm2范围内时,随着注入剂量的增加,耐腐蚀能力增强.     

Nb+C����ע��Ź�����յ绡��TiAlN��Ĥ�о�

 利用MeVVA离子源技术对阴极磁过滤真空弧沉积的TiAlN薄膜进行了不同注入剂量的Nb及Nb+C离子注入。采用EDS、TEM、GIXRD、显微硬度等测试方法研究了离子注入剂量对于薄膜微观结构和性能的影响。结果表明,注入剂量为Nb5×1017 ions/cm2+C5×1017 ions/cm2时,Nb在TiAlN薄膜内的注入投影射程为130nm;在薄膜表层形成厚度约50nm的非晶与纳米晶的复合结构;在次表层,晶粒发生局部扭曲变形。随着离子注入剂量的增加,薄膜与基底的复合硬度由HV1900增加到HV3000,在高剂量离子注入条件下,薄膜的硬度提升更为显著。     

Ag离子注入Ti6Al4V合金抗Hank’s溶液腐蚀性能研究

采用注入不同剂量5×1016, 1×1017, 5×1017和9×1017ions/cm2,加速电压30 kV对Ti6Al4V合金进行Ag离子注入表面改性。使用动电位极化曲线研究Ag离子注入前后Ti6Al4V合金抗Hank’s溶液腐蚀性能,利用小角掠射X射线衍射技术研究Ag离子注入前后Ti6Al4V合金表面物相组成,用X射线光电子能谱技术分析离子注入合金表面和腐蚀样品表面元素存在的化合态。结果表明,Ag离子注入提高了合金抗Hank’s溶液腐蚀性能,腐蚀电流密度随Ag离子注入剂量的增加稍有变化。离子注入Ti6Al4V合金表面的氧化物腐蚀阻挡层、离子注入表面合金层和表面生成的Ag和TiAg有利于合金抗Hank’s溶液腐蚀性能的改善     

Cr对Zr-0.3Nb合金显微组织及在400 ℃/10.3 MPa过热蒸汽中腐蚀行为的影响

通过制备Zr-0.3Nb-xCr(x=0.2, 0.5, 1.0,%,质量分数)合金,并在高压釜中进行400℃/10.3 MPa过热蒸汽腐蚀实验,利用SEM和TEM表征和分析合金基体及氧化膜截面显微组织,研究了Cr对Zr-0.3Nb合金显微组织及在400℃/10.3MPa过热蒸汽中腐蚀行为的影响。结果表明,Zr-0.3Nb-xCr合金中的第二相主要为面心立方和密排六方的ZrCr₂相,尺寸在10～100 nm范围内,随Cr含量增加,第二相的数量增加,但尺寸无明显变化。添加适量的Cr能促进氧化膜中柱状晶的生长并延缓柱状晶向等轴晶的转变,从而改善Zr-0.3Nb合金的耐腐蚀性能。当Zr-0.3Nb合金中添加0.5%的Cr时,耐腐蚀性能较好,这可能是因为Zr-0.3Nb-0.5Cr合金的氧化膜较为致密,且在氧化膜/基体界面处存在亚氧化层,可以延缓氧化膜的显微组织演化,提高合金的耐腐蚀性能。     

Cu对Zr-1Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.10Nb合金在400℃含氧过热蒸气中耐腐蚀性能的影响

为了探究Cu对Zr-1Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.10Nb(质量分数,%)合金在400℃/1×10^-6μL/L含氧过热蒸气中耐腐蚀性能的影响。将Zr-1Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.10Nb和Zr-1Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.10Nb-0.05Cu合金样品放入动态高压釜中进行400℃/10.3 MPa/1×10^-6μL/L含氧过热蒸气腐蚀试验。采用SEM、TEM和XPS等表征手段对氧化膜的显微组织以及氧化膜中各元素的价态进行分析。结果表明：微量Cu的添加改善了Zr-1Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.10Nb合金的耐腐蚀性能;Cu在氧化膜中主要以Cu和Cu⁺形式存在;Cu的添加会促进氧化膜中的Sn和Sn²⁺向Sn⁴⁺和Fe²⁺向Fe³⁺的转化。从Cu的添加影响氧化膜中合金元素的氧化行为和抑制了氧化膜中孔隙和裂纹生成等角度探讨了Cu改善Zr-1Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.10Nb合金耐腐蚀性能...     

离子注入Ce+的Ni20Cr合金在1050℃空气中氧化动力学特征

采用热重分析方法研究了Ni20Cr及经预氧化处理后的合金表面离子注入Ce+后在1050℃空气中的恒温氧化动力学及循环氧化行为.结果表明,离子注入对经预氧化处理后合金氧化行为的影响与合金表面直接注入的效应类似,可降低合金氧化速率和改善氧化膜粘附性.认为抗氧化性能的提高与Ce+改变氧化机制及降低氧化膜/合金界面处因阳离子向外扩散产生的空位数量有关.     

EFFECT OF CERIUM ION IMPLANTATION ON THE AQUEOUS CORROSION BEHAVIOR OF ZIRCONIUM

1.IntroductionBecause of the low thermal neutron capture cross section, adequate mechanical properties and good corrosion resistance, zirconium and its alloys are often specified for engineering in the nuclear industry. For example, it can serve as fuel cladding and core structure material. However, with the concept of high burn-up developing, enhancement of performance of zirconium and its alloys increasingly required. It is well known that ion beam surface processing (IBP) techniques can s…     

Fretting wear behavior of nitrogen implanted Zircaloy-4 alloy

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＺｉｒｃａｌｏｙ 4ｉｓｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｆｏｒｆｕｅｌｃｌａｄｄｉｎｇｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｄｗａｔｅｒｒｅａｃｔｏｒｓ (ＰＷＲ ) ,ｂｅｃａｕｓｅｉｔｈａｓａｌｏｗｔｈｅｒｍａｌｎｅｕｔｒｏｎｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎ ,ｅｘｃｅｌｌｅｎｔｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ,ａｄｅｑｕａｔｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄ ｇｏｏｄｆｏｒｍａｂｉｌｉｔｙ .Ｉｎａｎｕｃｌｅａｒｒｅａｃｔｏｒｈｅａｔｇｅｎｅｒａｔｅｄｉｎｔｈｅｆｕｅｌｅｌｅｍｅｎｔｉｓｅｘｔｒａｃｔｅｄｂｙｐｕ…     

碳离子注入纯锆后在1 mol/L硫酸溶液中的腐蚀行为

为了研究碳离子注入对纯锆耐蚀性的影响,用MEVVA源对纯锆样品进行了1×1016ions/cm2至1×1017ions/cm2的碳离子注入,注入加速电压为40 kV.用X射线光电子能谱(XPS)和俄歇电子谱(AES)分析了注入样品表层元素的价态和深度分布.透射电镜(TEM)用来观察碳离子注入样品的微观结构;碳离子注入样品后相结构的变化用掠角X射线衍射(GAXRD)来检测.纯锆注入样品随后浸入1 mol/L的硫酸溶液中,测其极化曲线以评价其耐蚀性.发现碳离子注入极大地提高了纯锆基体的耐蚀行为,剂量越高,耐蚀性越好.最后,对碳离子注入导致纯锆基体腐蚀行为发生改变的机理进行了讨论.     

聚苯醚金属离子注入改性层的硬度和磨擦学性能

为研究离子注入技术对聚苯醚（PPO）的表面硬度和耐磨性的提高效果,分别将3种剂量（2×1015 cm－2、1×1016 cm－2和1×1017 cm－2）的Al、Ti 、Fe离子注入PPO。纳米硬度测量显示,1×1016 cm－2 Ti离子注入PPO后其硬度由0.369 GPa增至1.433 GPa,离子注入使PPO表面形成一层交联层,导致其硬度提高。磨损实验表明,3种离子注入后均可使PPO的耐磨性提高,摩擦因数下降;其中1×1016 cm－2 Ti离子注入PPO的磨损体积降为原来的0.4%,摩擦因数下降了40％。红外光谱分析表明,离子注入后PPO表面形成羟基和羰基等新的基团,羟基的形成主要与表面微量吸水有关。电子自旋共振(ESR)分析显示离子注入可以形成自由基,离子注入诱发交联的方式主要为自由基交联。     

Oxidation of pre-oxidized GH128 alloy implanted with Ce+ at 1000℃

The influence of Ce implantation into preformed scales with a dose of 1×1017 ions/cm2 on the subsequent oxidation behavior of GH128 alloy at 1000℃ in air was investigated. The pre-oxidation was carried out at 1000℃ in air for 1h and 5h respectively. Cr2O3, NiO and NiCr2O4 formed on the surface of all specimens. Ce implantation decreased the subsequent oxidation rate of both the alloy and the 1h pre-oxidized alloy, however, had no effect on that of the 5h pre-oxidized alloy. The beneficial effect was most obvious in the directly implanted alloy. During the cyclic oxidation for 600h.Ce implantation for all specimens with or without preferential oxidation played a similar beneficial effect on the oxide spallation resistance. The results indicate that Ce incorporated into the oxide scales affects the diffusion of the reaction species to some extent, the wavy interface and small grain structure make a significant contribution to improving the spallation resistance of the oxide scales.     

The effect of niobium ion implantation on the oxidation behavior of aγ-TiAl-based intermetallic

The effect of niobium implantation (2×10¹⁶ and 10¹⁷ ions/cm²) on the oxidation behavior of a -TiAl-based intermetallic alloy Ti–48Al–2Cr in air at 800°C has been examined. Isothermal studies with exposure times up to 200 hr and cyclic-oxidation tests up to 800 hr revealed a negligible effect for the low implantation dose. However, a remarkable decrease in oxidation rates was observed for the material implanted with 10¹⁷ Nb ions/cm². The improvement in the oxidation resistance appeared to be similar to that obtained by alloying of the intermetallic with a few atomic percent niobium. Possible mechanisms for the effect of niobium on the oxidation resistance of TiAl-base intermetallics are discussed in view of the results obtained for the implanted material.     

博野县成为我国第四大钛加工基地

本文研究了铌离子注入对锆-4合金在400℃和500℃、10．3MPa高压釜中蒸汽腐蚀行为的影响。试验结果表明：铌离子注入能够改善锆-4合金抗400℃和500℃高压蒸汽腐蚀性能，并且，比较而言对500℃蒸汽腐蚀性能提高的程度更为显著。为了理解铌离子注入影响的机理，应用SEM、XRD、XPS等分析手段分析了氧化膜的形貌、相结构、注入元素的价态及组成。     

离子注入钇对Ni-15Cr-6Al合金渗铝层高温氧化行为的影响

用热重分析及ＳＥＭ和ＸＲＤ等技术研究了离子注入１×１０（１５）、１×１０（１６）、１×１０（１７）Ｙ＋／ｃｍ２对Ｎｉ－１５Ｃｒ－６Ｃｌ合金渗铝层高温氧化行为、氧化膜形貌、相结构等的影响。注入这三种剂量的Ｙ＋对渗铝层的氧化动力学没有显著影响。离子注入１×１０（１７）Ｙ＋／ｃｍ２改变了渗铝层的氧化膜形貌,促进了氧化膜的塑性变形,从而使得氧化膜内应力释放更多,增强了氧化膜的粘附性。氧化股形貌的改变与氧化膜生长机制的改变有关。离子注入１×１０（１５）、１×１０（１６）Ｙ＋／ｃｍ２对渗铝层的氧化行为影响不大。     

氟离子注入对TiAlNb合金高温氧化性能的影响

采用等离子体氟离子注入,对TiAlNb合金基体进行了表面氟化处理,研究了不同注入剂量的试样在800 ℃和900 ℃下的高温氧化动力学行为.结果表明,氟离子注入可显著地改善钛铝合金的高温抗氧化性.X射线和扫描电镜对氧化层物相和组织结构分析结果表明,氟离子注入后的TiAlNb合金在高温氧化过程中生成了一层致密的Al2O3氧化阻挡层,该阻挡层能有效阻止氧向合金基体的扩散,从而大大提高合金的高温氧化抗力.