钢的等离子体基低能离子注入的传质机制

等离子体基低能离子注入是一种钢的低温,低压表面改性方法,它包括等离子体源离子渗氮和等离子体源离子渗碳两种工艺。等离子体基低能离子注入的主要传质机制是低能离子注入－同步热扩散,即在脉冲负偏压作用下的离子首先完成不依赖于工艺温度的低能离子注入,然后已注入的原子在较低的工艺温度上发生足够的热扩散,等离子体热扩散吸收具有补充的传质作用,但由于工艺温度较低,这种作用很小,连续的热扩散过程有利于改善注入吸收条     

COMPUTATIONAL SCHEME FOR SIMULATING PLASMA DYNAM-ICS DURING PLASMA-IMMERSION ION IMPLANTATION

Plasma--immersionionimplantation(Pill)isapowerfultechniqueforsurfacemodificationofmaterials[1'2].InthePillprocess)theobjectbeingimplantedisimmersedinaplasmaandrepeatedlypulsedtoahigh,negativevoltage(scallto--100kV).AtypicaltargetgeometryisshowninFig.la.Theapplicationofthisbiascreatesasheaththatexpandsintothesurroundingplasma,uncoveringpositiveionsandacceleratingthemtothetargetsurfaCe,wheretheymaybeimplanted.Theseimplantedionsmodifythesurfacewhiletightdimensionaltolerancesaremaintained.Aprin…     

二次离子质谱仪测量扩散曲线时“零曲线”的分离

二次离子质谱仪测量的元素深度分布曲线受离子注入引发的原子混合、坑壁、晶体取向以及表面粗糙度等因素的影响,使得实测曲线偏离真实元素分布曲线.通过测量扩散退火前溶质原子在样品中的分布曲线,即"零曲线",可以表征各种因素的综合效果.本文提出一种使用Fourier级数解卷积的方法有效地从实测曲线中分离"零曲线"的影响,得到元素的真实分布曲线的方法.并利用此法分析了Zn在粗晶Cu及用动态塑性变形方法制备的纳米结构纯Cu中扩散的浓度-深度分布曲线.     

6061Al合金等离子体基离子注氮表面的动态标度行为

利用原子力显微镜和掠入射X射线散射技术研究了6061Al合金等离子体注氮表面的粗糙度和标度行为。研究结果指出，注氮初期，表面粗糙度逐渐下降，当离子注入时间圉长时，表面粗糙度随注入时间的延长而逐渐增加，在远离平衡的条件下，材料的形成机制可通过分形理论研究，长时间离子注氮表面具有明显的分形特征，利用所得到的静态标度指数。生长指数和动态标度指数讨论了6061Al合金离子注氮表面的标度行为。     

离子束辅助轰击对电弧离子镀沉积TiAlN膜层的影响

采用俄罗斯UVN 0.5D2I离子束辅助电弧离子镀沉积设备,在高速钢W18Cr4V基材上沉积TiAlN膜层;利用N离子束对膜层沉积之前的预处理和膜层沉积时的辅助轰击,并用SEM、X射线衍射和力学测试等手段研究了N离子束轰击对膜层表面形貌、相结构、显微硬度影响.结果表明:N离子束的预处理在基材表面形成了一定厚度N的过渡层;N离子束对膜层的辅助轰击,明显地降低了膜层表面"大颗粒"的密度,改善了膜层的表面形貌;同时,形成了由过渡层成分与膜层成分动态混合的扩散层;无N离子轰击时,TiAlN膜层是由(TiAl)N相和Ti2AlN相组成;轰击能量为7.5 keV时,TiAlN膜层也是由(TiAl)N相和Ti2AlN相组成,但(TiAl)N(111)取向减弱,而(200)和(220)取向均增强;Ti2AlN(211)及(301)取向均减弱.N离子束辅助轰击,使膜层的显微硬度由原来的21 GPa提高到25.3 GPa.     

脉冲偏压电弧离子镀鞘层尺度演化的特性与分析

基于一维平板鞘层模型，建立了脉冲偏压电弧离子镀（PBAIP）鞘层随时间演化的动力学模型，给出了其解析表达式，并结合PBAIP工艺中等离子体参数的测量结果，模拟分析了PBAIP鞘层的厚度和鞘层中的离子流密度随时间的演化规律及其受脉冲偏压幅度等参数的影响．结果表明：在PBAIP工艺中，稳态鞘层的厚度及形成稳态鞘层的时间均远小于已报道的等离子体源注入（PSII）等鞘层对应的值；PBAIP鞘层的扩展几乎是实时跟随脉冲偏压的变化，脉冲偏压下每一时刻的鞘层厚度与对应直流偏压下的鞘层厚度几乎相等．     

TWO-DIMENSIONAL NUMERICAL ANALYSIS OF PLASMA IMMERSION ION IMPLANTATION OF CYLINDRICAL BORES

1.IntroductionPlasmaimmersionionimplantation(Pill)[']unrestrictedbysight--lightprocess,isconsideredapropermethodforinnersurfacestrengthening.Inrecentyears,researchershavepaidalotofattentiononapplyingPillininnersurfacemodification.T.E.Sh.,idan[2,3]hassimulatedtheinnersurfacePillprocessofaboreusingone--dimensionalfluidmodel,andpresentedthelowimpactenergyproblemforthefirsttime.Zengetall4'5]presentedanideatoimprovetheimpactenergyusinganauxiliaryelectrode,basedonsimilaranalysis.Wepresentedametho…     

Wear and corrosion properties of plasma-based low-energy nitrogen ion implanted titanium

Plasma-based low-energy nitrogen ion implantation, including plasma source ion nitriding/carburizing and plasma source low-energy ion enhanced deposition, has emerged as a low-temperature surface engineering technique for metal and alloy. In this paper, the pure metal Ti samples have been modified by the plasma source ion nitriding process at a process temperature of 700 °C for a processing time of 4 h. The nitrided Ti surfaces were constructed of a continuous and dense Ti₂N compound layer about 2 μm thick and a 7-8 μm diffused layer. During tribological test on a ball on disk tribometer against the Si₃N₄ ceramic counterface, a low friction coefficient of about 0.3 and the faint wear volume were obtained for the nitrided Ti samples. The cyclic polarization curves of the nitrided Ti samples in 3.5% and 6.0% NaCl solutions showed that the improved pitting corrosion resistance with an increase of corrosion potential and a decrease of passive current, compared with that of the unnitrided Ti sample. The plasma source ion nitriding of the Ti samples provided the engineering surfaces for the functional applications with the combined improvement in wear and corrosion resistance.     

MEVVA源金属离子注入和金属等离子体浸没注入

ＭＥＶＶＡ源金属离子注入技术和金属等离子体浸没注入技术ＭｅＰＩＩＩ的共同特性是强流金属离子注入。它们各具长处,相互补充,共同发展。前者因无鞘层重叠问题和其方向强的特点,特别适用于小件、简单件的大批量金属离子注入处理,能保证处理的均匀性和高效率。后者因无视线加工限制并克服了保持剂量问题,特别适用于处理体积较大、形状复杂的工件,能保证工件所有暴露表面的加工均匀性,调整工作参数,还能进行金属膜沉积和各种     

偏压对电弧离子镀薄膜表面形貌的影响机理

在不同偏压下用电弧离子镀沉积TiN薄膜，采用扫描电子显微镜(sEM)观察薄膜表面大颗粒污染情况，并分析偏压对大颗粒的影响．结果表明，偏压对大颗粒的影响主要来自电场的排斥作用．直流偏压下，等离子体鞘层基本稳定，电子对大颗粒表面充电能力很弱，而脉冲偏压下，由于鞘层厚度不断变化，大颗粒不断进出于鞘层，电子对大颗粒表面的充电能力强，使其所带负电荷明显增多，受到基体的排斥力变大，大颗粒不易沉积到基体而使薄膜形貌得到有效改善．     

TiN薄膜的合成及其性能研究

用电子束蒸发沉积钛和40keV氮离子束轰击交替进行的办法合成了TiN薄膜。用RBS,AES,TEM,XPS,和X射线衍射研究TiN薄膜的组分和结构表明:用离子束增强沉积制备的TiN薄膜主要由TiN相构成;晶粒大小为30—40um,无择优取向;而非离子束轰击沉积的薄膜则是无定形的;用离子束增强沉积制备的TiN薄膜,其氧含量明显小于无离子束轰击薄膜的值;在TiN薄膜和衬底之间存在一个界面混合区,厚度为40um左右。机械性能测试表明,TiN薄膜具有高的显微硬度,低的摩擦系数。     

XPS INVESTIGATION OF NITROGEN IONS IMPLANTED INTO ALUMINUM ALLOY BY PLASMA BASED ION IMPLANTATION

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｓａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎａｖｉａｔｉｏｎａｎｄｓｐａｃｅｉｎｄｕｓｔｒｙｆｏｒｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒｔｓ,ｂｕｔｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｒｅｌｉｍｉｔｂｙｉｔｓｌｏｗｈａｒｄｎｅｓｓ,ｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｌｏｗｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｓｂｙｉｏｎｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎｏｆｆｅｒｓ…     

脉冲偏压电弧离子低温沉积TiN硬质薄膜的力学性能

利用直流和脉冲偏压电弧离子镀技术沉积TiN硬质薄膜，研究了不同偏压下基体的沉积温度、薄膜的表面形貌及力学性能．结果表明，与直流偏压相比，脉冲偏压可以明显降低基体的沉积温度，大大减少薄膜表面的大颗粒污染，改善表面形貌，而薄膜的综合力学性能仍保持良好，说明利用脉冲偏压技术是实现电弧离子镀低温沉积的有效途径．     

强流脉冲碳离子束强化T5K10刀具机理研究

TIA－450自绝缘二极管碳离子加速器对T5K10刀具进行了强流脉冲离子束辐照表面处理，加速器的加速电压为250 keV,束流密度为60 A/cm2～150 A/cm2, 脉冲时间为80纳秒，脉冲次数为2次.XRD、SEM、EDS以及显微硬度分析研究结果表明：当束流密度达到100 A/cm2，材料表面为完全熔化凝固组织；当束流密度达到150 A/cm2时，表面层下也出现熔化凝固组织；熔化凝固组织没有明显相变.在100 A/cm2～150 A/cm2内，同未辐照表面相比，显微硬度提高1.25倍.硬度增加的主要原因是表面快速凝固组织产生硬化相和基体相中化学成分的重新分布、碳元素的烧损以及晶界的强化.       

轴对称磁场对电弧离子镀弧斑运动的影响

研究了轴对称磁场对电弧离子镀弧斑运动的影响规律,利用有限元分析软件FEMM对轴对称磁场的分布进行了模拟,采用SHT-V型磁场测试仪测试了磁场强度,分析了靶面不同磁场分量的分布规律.从电弧斑点放电的物理机制出发,探讨了不同磁场分量和轴对称磁场对电弧离子镀弧斑运动的影响机制.结果表明,轴对称磁场通过影响空间正电荷密度n~+的分布而作用于弧斑运动;随着轴对称磁场横向分量的增加,电弧斑点由随机运动逐渐转变为向靶面边缘扩展的旋转运动,弧斑运动速度加快,电弧电压升高,电流下降;当横向分量增加到临界强度(B_T≈30 Gs)时,弧斑在靶材边缘稳定的快速旋转运动并在靶沿处上下抖动,弧斑分裂,靶面中心处每隔0.5 s左右出现多个细的圆斑线,然后很快向外扩展消失;靶材边缘出现明显的刻蚀轨道.     

氮气辅助氙离子束增强沉积TiN薄膜及其机械性能

本文提出一个合成TiN硬质薄膜的新方法,在氮气氛中,电子束蒸发沉积Ti的同时,用40keV的氙离子束对其进行轰击而合成TiN薄膜,该方法优于PVD和CVD之处在于合成温度低,薄膜与基体结合力强,其临界载荷达4.2kg,Knoop硬度达2200kg/mm~2,具有良好的耐磨损性能,报道了所合成的TiN薄膜在工业上应用的一些结果。     

复合处理技术在硫化物自润滑薄膜制备中的应用

渗硫层能有效降低零件的摩擦系数,提高零件的抗擦伤性能和耐磨性能,但是单纯的低温离子渗硫不能保证特定工况的生产要求,选用其它处理技术与低温离子渗硫相结合的复合处理方法可以制得表层软、亚表层硬的理想固体自润滑涂层。综述了离子多元复合渗法(S-N,S-C-N,S-O,S-Mo),两步法(喷丸和超音速纳米化处理与低温离子渗硫、预置薄膜涂层与低温离子渗硫、激光处理技术与低温离子渗硫),以及多种复合处理技术相结合法的特点和部分应用实例,着重介绍了每种复合处理技术的工艺。针对目前复合处理技术在固体自润滑薄膜制备中存在的问题,提出复合处理技术的发展方向。     

炉渣中氧离子迁移的电化学模型

对渣相中氧离子迁移的电化学进行研究，提出具有电化学特征的渣相氧离子流动力学模型，此模型能较为全面地解释各种反应现象，实验数据与模型计算的对比，证明所提出的反应机制的正确性。     

温度和硫离子对N80钢CO2腐蚀电化学行为影响

应用电化学阻抗谱、EIS扫描电镜(SEM)及能谱（EDS）研究了温度和硫离子交互作用下,N80钢的CO₂腐蚀电化学行为及腐蚀膜的形貌与组成.结果表明：温度和硫离子对N80钢CO₂腐蚀电化学行为影响显著;硫离子加入后试样表面吸附着一层腐蚀膜;随着油田地层水中S^2-浓度的增加,传递电阻R₁、膜电阻R₂及扩散阻抗W增加,膜电容Q₂减小;腐蚀膜主要由FeS及少量FeCO₃组成;其致密性随硫离子含量增加和温度升高而增强.               

STUDY ON HIGH TEMPERATURE PERFORMANCES OF MCrAlX COATINGS DEPOSITED BY MULTI ARC ION PLATING

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＧａｓｔｕｒｂｉｎｅｅｎｇｉｎｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓａｎｄｉｎｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．Ｍａｔｅｒｉａｌｓｕｓｅｄｉｎｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｓｍａｙｂｅｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏａｒａｎｇｅｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｄｅｐｅｎｄｉｎｇｕｐｏｎｔｈｅｉｒｌｏｃａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｅｎｇｉｎｅａｎｄｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｕｎｉｔ．…