17—4PH沉淀硬化不锈钢氮离子注入及其复合改性的研究

采用Ｎ－＾＋注入，Ｎ－Ｃ－Ｏ共渗结合Ｎ－＾＋注入的表面复合改性方法，探索强化１７－４ＰＨ钢表面的有效途径，该方法赋予基体表面一定深度的改性范围与低摩擦系数，因而强化效果达到最佳。同时还探索了不同时效温度下，基体心部硬度变化的规律。     

Ni离子注入纯铜的表面改性

采用MEVVA源离子注入设备进行了纯铜表面镍离子注入的改性实验研究,采用透射电镜和X射线衍射仪对改性层显微组织进行分析表征.结果表明随着Ni离子注入剂量的增加,铜表面改性层发生一系列强化过程.纳米硬度和摩擦磨损实验结果表明当注入剂量达到7.5×1017ion/cm2时,注入层的硬度值可达基体的2倍,滑动摩擦因数仅为基体的47%.高剂量的离子注入是对纯铜进行表面改性的一种有效的方法.     

复合改性处理对AZ91镁合金表面结构和耐蚀性能的影响

为改善AZ91镁合金的耐蚀性能,对其表面进行了固溶时效和氮铝(N+Al)双离子注入复合改性处理。通过X射线衍射(XRD)、俄歇电子能谱(AES)、电化学综合测试系统、显微硬度计分析比较了处理前后试样的表面结构、元素浓度-深度分布、抗腐蚀性能和显微硬度。XRD结果表明,双离子共注后AZ91镁合金表面改性层由Mg、Al12Mg17、MgAl2O4、AlN等物相组成,且Mg和Al12Mg17衍射峰位和强度发生了明显改变。AES分析发现,表面存在约30 nm由Mg、Al、O等元素组成的改性层,注入层深度达到130 nm。双离子共注后试样的显微硬度较基体和固溶时效时分别提高了27.1%和10.4%。在3.5%饱和NaCl溶液中,双离子共注入试样的极化电阻分别为基体和固溶时效试样的21.7倍和9.1倍,腐蚀电流密度降为基体的1/10。相同腐蚀条件下的双离子共注入试样表面只产生了少量腐蚀斑,而基体和固溶时效试样表面却出现了大量的腐蚀坑。     

金属与氮复合注入对Inconel 718摩擦磨损性能的影响

为提高Inconel 718零件的抗磨损性能,采用直线式高能离子注入机对Inconel 718材料进行表面强化。利用X射线衍射仪、电子背散射衍射、X射线光电子谱、俄歇电子能谱等表征材料的组织结构、相组成和元素浓度-深度分布,采用纳米压痕仪、摩擦磨损试验机检测材料的纳米硬度和摩擦磨损性能。结果表明,不同离子注入工艺对Inconel 718抗磨损性能提升具有不同效果,(N+Ti)组合注入可提升基体抗磨损性能达2.5倍以上,纳米硬度提升幅度达到36%。(N+Ti)组合注入工艺在Inconel 718表层形成非晶以及纳米级Ti Nx析出相,随注入深度增加,注入原子主要以间隙或置换形式存在于基体晶格中。     

Ti6Al4V合金表面离子注入N+C,Ti+N和Ti+C性能研究

采用等离子体基离子注入的方法在Ti6Al4V合金表面分别注入N+C、Ti+N和Ti+C元素,注入剂量均为2×1017 ions/cm2,N+C和Ti+N元素的注入负脉冲偏压为-50 kV,Ti+C元素的注入电压分别为-20 kV、-35 kV和-50 kV。通过X射线光电子能谱仪（XPS）和X射线衍射仪（XRD）对注入层进行了微观结构分析,结果表明：Ti+C注入层中存在TiC和Ti-O,Ti+N注入层中存在TiN和Ti-O键。采用纳米压痕仪和球盘磨损试验机对注入层的硬度和摩擦学性能进行了研究。结果表明：在相同注入电压下,Ti+C注入层的硬度最高,其次是Ti+N注入层,N+C注入层的硬度最低;Ti+C 注入层的硬度随着注入电压的增大而增大,最大硬度为11.2GPa。50kV注入层Ti+C具有最低的比磨损率,其值为6.7×10-5mm3/N.m,比磨损率较未处理Ti6Al4V基体下降了1 个数量级以上,表现出优异的耐磨损性能。     

等离子体聚合改性对医用钛表面性能的影响

采用低温等离子体聚合改性技术在医用钛表面聚合丙烯胺单体,沉积一层聚合物改性层,在此过程中,以氮等离子体注入作为预处理,研究等离子体预处理对表面丙烯胺聚合改性层的性能影响。采用扫描电子显微镜、原子力显微镜、以及能谱分析、傅里叶红外光谱分析仪对不同条件下等离子体聚合物表面改性层的形貌、拓扑结构、官能团结构及化学成分进行研究,以及通过表面接触角测试仪分析表面亲水性能。结果显示,低温表面等离子体聚合手段能够在钛合金表面形成一层厚度可以调节的纳米聚合物改性层,电化学测试表明,聚合物改性层能够提高表面耐腐蚀性能;接触角测试表明表面聚合物改性层能够提高钛合金表面的亲水性能;FTIR分析表明低温表面等离子体聚合手段能够很好的保留丙烯胺中的氨基官能团,因此能够改善聚合物层的生物活性,有利于细胞的生长。同时,氮的注入之所以能够提高丙烯胺表面聚合物层与基体的结合效率,是因为氮等离子体注入预处理能够在钛合金表面形成梯度结构的过度TiN层,能够有利于等离子聚合过程中–C–N、C–H、–C–NH2、–O=C–NH2等官能团与基体之间的键合。     

Ti6Al4V合金表面离子注入N+C,Ti+N和Ti+C性能研究（英文）

采用等离子体基离子注入的方法在Ti6Al4V合金表面分别注入N+C、Ti+N和Ti+C元素,注入剂量均为2×10~(17)ions/cm~2,N+C和Ti+N元素的注入负脉冲偏压为-50kV,Ti+C元素的注入电压分别为-20,-35和-50kV。通过X射线光电子能谱仪(XPS)和X射线衍射仪(XRD)对注入层进行了微观结构分析。结果表明:Ti+C注入层中存在TiC和Ti-O,Ti+N注入层中存在TiN和Ti-O键。采用纳米压痕仪和球盘磨损试验机对注入层的硬度和摩擦学性能进行了研究。结果表明:在相同注入电压下,Ti+C注入层的硬度最高,其次是Ti+N注入层,N+C注入层的硬度最低;Ti+C注入层的硬度随着注入电压的增大而增大,最大硬度为11.2 GPa。50kV注入层Ti+C具有最低的比磨损率,其值为6.7×10~(-5) mm~3/N·m,比磨损率较未处理Ti6Al4V基体下降了1个数量级以上,表现出优异的耐磨损性能。     

离子注入AZ91镁合金表面结构和耐蚀性能研究

为改善AZ91镁合金的耐蚀性能,对AZ91镁合金表面进行不同种类离子注入(N、Cr、N+Cr)。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、电化学腐蚀系统和显微硬度仪分析了离子注入前后表面结构、耐蚀性能和显微硬度的变化。结果表明:基体由Mg和Al12Mg17相组成,注入后的试样形成了注入元素与基体元素间的金属间化合物和以固溶形式存在的注入元素。扫描电镜清晰地观察到双离子注入后试样的晶界和不同的相组织结构,说明离子注入对基体产生了明显的溅射作用。注入后自腐蚀电位和显微硬度都得到一定程度的提高,N离子注入试样的显微硬度提高达38.8%。     

纯钛Mo-N共渗改性层在H2SO4溶液中的腐蚀行为研究

采用等离子表面合金化技术对纯钛进行Mo—N共渗。利用电化学腐蚀系统对改性层及基体在0．5mol／L的H2S04溶液中进行电化学对比实验。实验结果表明，纯钛表面Mo—N共渗可以得到致密、均匀的表面改性层，改性层由沉积层和扩散层组成，厚度为4μm；改性层表面由钼氮化合物Mo16N7组成；Mo—N改性层提高了纯钛在0．5mol／L的H2SO4溶液中的耐蚀性，并对改性层在稀硫酸介质中腐蚀机理进行了初步探讨。     

IrO2＋Ta2O5系钛基改性涂层阳极和失效特点

研究了Ti／（IrO2＋Ta2O5）涂层阳极钛基表面不同改性条件下的表面形貌，截面扫描和界面元素分布，电解强化寿命和失效机理。结果表明，钛基体表面改性对涂层表面形貌没有根本性影响，表面改性的涂层阳极在槽电压-电解时间曲线上具有很长的平台期，显示出很好的强化寿命，平台期的主要失效特点在于涂层的电化学溶解，溶解从“龟裂”处始发，并且逐层进行。     

N / Ti / Al 离子注入 304 不锈钢的耐磨性

目的研究N,Ti,Al离子注入对304不锈钢耐磨性的影响规律,为304不锈钢材料的改良提供参考。方法采用等离子注入技术,在不同剂量下对304不锈钢分别进行N,Ti,Al离子注入,对离子注入后的试样进行表面微观形貌观测、表面硬度测试、摩擦磨损性能测试,并与304不锈钢基材进行对比。结果 304不锈钢经3种离子注入后,均能获得平整、致密,没有裂纹,具有一定光洁度的表面组织,但是注入剂量增大会引起表面起泡现象,形成多孔形貌,光洁度降低。此外,3种离子注入均能提高304不锈钢的表面硬度,且高剂量注入试样的硬度比低剂量注入试样更高,相较而言,N离子注入使表面硬度的提高更明显。相比未注入基材,注N与注Ti表面层的摩擦系数均变小,注Al表面层的摩擦系数反而变大,但磨损量都明显降低。高剂量注N、注Al试样的耐磨性均高于低剂量注入试样,而高剂量注Ti试样的耐磨性低于低剂量注入试样,但仍好于注N、注Al试样。结论在相同实验条件与注入工艺下,N离子注入对表面硬度提高最显著(剂量为5.0×1017ions/cm2),约提高41%;Ti离子注入对耐磨性提高最显著(剂量为3.0×1017ions/cm2),约提高6倍。     

Ti6Al7Nb合金氮离子注入层在小牛血清溶液中的扭动微动摩擦磨损性能

利用高能离子注入及增强沉积系统对Ti6Al7Nb合金做了不同剂量的氮离子注入处理,采用球/平面接触模式,对Ti6Al7Nb合金及其离子注入层/ Zr2O球（直径为25.2 mm）接触副在小牛血清介质条件下进行了扭动微动磨损实验研究。结合动力学分析,借助X射线衍射仪（XRD）、三维形貌仪（3D-profiler）和扫描电镜（SEM）分析了测试材料成分及其扭动微动磨损磨痕形貌和微观组织结构, 探讨了Ti6Al7Nb合金及其离子注入层的扭动微动运行行为和损伤机制。结果表明：N+离子注入在钛合金表面形成了氮化钛层,使钛合金表面的微观硬度明显提高,随着注入剂量的增加,钛合金的硬度逐渐升高,磨痕逐渐变小,磨粒逐渐变细,其抗扭动微动磨损性能也提高     

表面处理对PEEK GF30磁控溅射镀Cu金属化的影响

目的 赋予基材PEEK GF30良好的导电性。方法 以磁控溅射镀膜技术在表面沉积Cu膜。分别采用离子注入和等离子体活化两种技术对基材进行界面处理，通过接触角测试、红外光谱测试和界面微观形貌观察，与原始基材展开表面状态对比。再在此基础上进行金属化处理，并对3种不同界面状态下所制膜层的相结构、表面及断口形貌和成分、膜基结合强度进行判定和分析，探讨界面状态的影响因素以及对膜基结合性能的作用机理。结果 注入金属Ti后，表面Ti含量得到了有效提高，但表面润湿性能无明显改变，活化处理后表面极性基团增加、润湿性能大幅提升，为镀膜提供了良好的界面状态。在原始状态、注入和活化后3种不同界面状态下制备的Cu膜均沿Cu(225)择优生长，活化后所制膜层的结晶度最优。原始状态下所制膜层平整性欠佳、膜基交界处异种材料差异明显，涂层附着力保持为5级，结合力<0.1 N;注入后所制膜层平整致密，交界处有Ti微粒产生“锚扎”强化效果，涂层附着力保持为1级，结合力<0.1 N;活化后所制膜层规则均匀，交界处出现缓冲层，金属微粒“锚扎”强化深度和强度效果最佳，涂层附着力保持为0级，结合力提升至15.45 N。结论 金属注入能够改善膜基结合强度，但改善效果受限于注入层深度的影响。等离子体活化处理能够提高表面活性，改善基材表面环境，可有效提高膜基结合强度。     

Impact Wear Behaviors of Two Modified Layers in Ti6Al4V Substrate

选用 Ti6Al4V 合金作为基体材料,并对其进行 N+注入以及非平衡磁控溅射 TiN 膜制得两种改性试样,借助 Phillips X’Pert型 X 射线衍射仪、扫描电子显微镜(SEM)及台阶仪等表征试样及考察改性层的冲击磨损行为,研究认为:在反复冲击载荷作用下,两试样均出现了疲劳磨损现象,但 N+注入试样的磨损机制主要是点蚀及疲劳剥落;而 TiN 膜的磨损机制主要是剥层失效并伴有一定的磨粒磨损;试样的抗冲击磨损性能受多因素制约,如膜层硬度,膜-基结合强度、膜层韧性等。     

COMPARISON OF SURFACE PROPERTIES OF Ti-6Al-4V COATED WITH TITANIUM NITRIDE, TiN+TiC+Ti(C,N)/DLC, TiN/DLC AND TiC/DLC FILMS BY PLASMA-BASED ION IMPLANTATION

1. IlltroductionThe high yield strength and toughness, moderate modules, low density, good corrosionresistance and exceptional biocompatibility of Ti-6Al--4V alloy have made it increasinglypopular in industrial and medical application. But the alloy does not have enough wearresistance, and so is restricted in surface, particularly tribological applications to a certain e.tent[1--2]. It has been demonstrated that plasma-based ion implalltation (PBll), anew cost-effective technique for improvi…     

应用复合离子注入法改善W9Cr4V2Mo轴承钢力学性能

应用复合离子注入法改善了W9Cr4V2Mo轴承钢的耐磨性能。试验结果表明，试样经复合离子注入N Ti，N Ta，N Nb，N Ta C处理后，摩擦系数明显降低，显微硬度和耐磨性有所提高。微观分析表明，表层硬相化合物的形成及晶粒细化是材料表面耐磨性提高的主要原因，残余压应力的增加也表明抗疲劳性得到提高。     

La~+,Mo~+注入TC4合金表面粗糙度变化研究

利用MEVVA离子注入技术对TC4合金进行了表面处理 ,测量了TC4合金经不同剂量的La+和Mo+注入后表面粗糙度的变化。结果表明 ,离子注入使表面粗糙度的高度特性参数值普遍下降 ,随着注入剂量增加 ,各参数值下降更明显 ,Mo+注入效果要略优于La+的效果。表面形貌得到优化。分析了离子注入对表面粗糙度的影响规律 ,并利用溅射理论给出了物理解释     

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 利用磁过滤阴极电弧镀分别在硬质合金和高速钢基体上沉积厚度约2～3μm的TiN薄膜,并用MEVVA源离子注入装置对TiN薄膜注入金属离子V+和Nb+。应用北京同步辐射装置（BSRF）的同步辐射光源,采用掠入射X射线衍射（GIXRD）的方法对TiN薄膜表面离子注入层的微观结构进行了分析研究。结果表明：未经过离子注入的TiN薄膜均存在特定方向的择优取向,而较小剂量(1×10ˇ17ions/cm2)的离子注入可以使晶粒细化、择优取向减弱或改变;当离子注入的剂量达到5×10ˇ17ions/cm2时,TiN薄膜表面离子注入层被非晶化。结合透射电镜的研究结果,观察到TiN薄膜表面非晶层的厚度约为50～100nm,并简要地讨论了离子注入过程对微观结构的影响机制。