3Cr2W8V钢的钽、碳离子束材料改性

采用由金属蒸汽真空弧离子源引出的强束流钽、碳离子对 3Cr2W8V钢进行离子注入表面改性研究。钽注入剂量为 3× 10 1 7cm- 2 ,引出电压为 42kV ,平均束流密度为 40 μA·cm- 2 。摩擦磨损试验结果表明 ,钽、碳离子双注入 3Cr2W8V钢能使其耐磨性提高 2 5倍 ,并可大幅度降低其摩擦系数。利用卢瑟福背散射谱 (RBS)测量了离子注入表面的成分 ,借助X射线衍射 (XRD)仪考察了表层的相结构。     

4Cr13钢基表面SiC/Ta复合涂层的制备及摩擦磨损性能

针对马氏体不锈钢的表面耐磨性不能满足应用需求,且在钢基表面直接制备Si C涂层会产生与基体结合不良的问题,采用双辉等离子表面冶金技术在4Cr13马氏体不锈钢表面制备SiC/Ta复合涂层,对涂层的组织结构、表面硬度、结合强度和摩擦磨损性能进行研究。结果表明,所制备的SiC/Ta复合涂层厚5~6μm,由SiC、Ta、Ta_2C和TaC相构成。SiC/Ta/基体各层间以扩散连接,与基体结合良好。经双辉等离子表面冶金技术处理后,表面显微硬度由基材的279 HV_(0.2)提高到1 738 HV_(0.2)。4Cr13不锈钢的摩擦学性能也得到明显改善,摩擦因数比基材的平均摩擦因数降低了0.32,磨损率是基材磨损率的4%。     

Ag和Ta离子双注入改善Ti6Al4V合金耐磨性能

采用Ag和Ta离子双注入对医用Ti6Al4V合金进行表面改性, 即以Ag离子1.0×10¹⁷ cm^-2 先注入、以Ta离子1.5×10¹⁷ cm^-2 后注入合金样品表面. 采用纳米力学探针研究离子注入前、后Ti6Al4V样品表面硬度随压入深度的变化, 利用多功能摩擦磨损试验机分析离子注入前、后样品的耐磨性, 利用XRD和XPS研究样品表面的物相组成和元素化合态. 结果表明, 离子注入后样品磨损量降低了77%. 耐磨损性能的明显改善归因于样品硬度增加, 磨损开始阶段保持低摩擦系数的时间较长和离子注入后合金固溶强化.     

Ti离子注入H13钢表面改性研究

利用MEVVA源强流离子注入机将Ti离子注入到H13钢表面,注入剂量和离子能量分别为0.5×1017~5.0×1017ions/cm2和105keV。利用TR IM2003程序模拟计算饱和注入剂量;通过显微硬度仪、磨损试验机、电化学测试系统和扫描电镜测试了注入前后H13钢的表面硬度、磨损性能、摩擦系数和耐蚀性。利用SEM、AES、XPS和EDX等分析手段对注入前后的材料表面形貌、注入元素的化学价态及浓度分布等进行分析。借助XPS考察了注入表面层钛元素的化学状态。结果表明,Ti离子注入显著提高了H13钢的表面硬度、耐磨性和耐蚀性,减轻了磨粒磨损;减轻了表面层铁元素的氧化。通过所测主要性能可知,利用钛离子注入改善H13钢较为经济有效的注入参数分别为1.0×1017ions/cm2和105keV。     

C和W注入H13钢纳米结构和抗腐蚀特性

用多次扫描电位法研究了C和W单独及双注入H13钢对抗腐蚀特性的影响、抗腐蚀相生成的条件及其对抗腐蚀特性的作用,对改性机理进行了讨论.实验结果表明,碳、钨单独和双注入H13钢钨和碳可在注入层超饱和分布,特征为类高斯分布.双注入可在注入层中形成弥散的碳化钨WC和W2C、中间相Fe2W、铁钨碳化物FeW3C、Fe6W6C和铁的碳化物Fe5C3,Fe3C,Fe2C等.其形状为丝状纳米相,丝状相沿样品法线生长.这种结构使注入层强化,增强了表面抗腐蚀特性;钨和碳双注入同时具有钨和碳单注入的优势,能更有效地提高H13钢的抗腐蚀性,随着W和C注入剂量的增加,抗腐蚀特性逐步增强;样品W5C5的Jp经55个周期腐蚀后,约为H13钢Jp的1/30.     

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。     

强束流脉冲金属离子束表面改性技术及其应用

介绍了强束流脉冲金属离子束技术的基本原理和主要优点,并用由金属蒸汽真空弧离子源(MEWA)引出的强束流脉冲Ti、Mo、W、Ta、C离子对Cr12、H21、H13钢进行了离子注入材料改性试验。注入剂量为3×1017～5×1017cm-2,引出电压为25～48kV,平均束流为25～50μA/cm2。用卢瑟福背散射谱(RBS)测量了注入样品表面的成分,借助X射线行射仪(XRD))和X射线光电子能谱仪(XPS)考察了注入样品的耐磨机理。     

9Cr18轴承钢的金属离子加氮离子复合注入处理新工艺

简单地叙述了金属等离子体浸没离子注入与沉积（ＭｅＰⅢＤ）表面处理新工艺的发展,以及ＭｅＰⅢＤ工艺对于脉冲阴极弧金属等离子体源的要求。详细报导了９Ｃｒ１８轴承钢样品的氮离子注入表面处理工艺及金属离子加氮离子复合注入处理新工艺,对被处理和未被处理试样进行了显微硬度、磨痕、摩擦因数及腐蚀特性测试后表明：用金属离子加氮离子复合注入处理的９Ｃｒ１８钢试样的表面特性改善明显优于只有氮离子处理的试样,证明脉冲阴     

H13钢表面镀铬和气体渗氮复合处理的组织及性能

对调质后的H13钢进行镀铬+540 ℃气体渗氮处理,获得氮化铬表层,然后将其进行耐磨试验,并与同温度经常规气体渗氮及离子渗氮后的H13钢试样进行组织及耐磨性对比。结果表明:3种工艺处理后试样的主要磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损,镀铬/渗氮试样表面摩擦因数最低,为0.44,耐磨性最好,但镀铬+渗氮层与基体的结合力最差。     

Ag和Ta离子双注入Ti6Al4V合金表面改性

采用先注入1×1017ion/cm2Ag离子,注入能量为64.2keV;后注入1.5×1017ion/cm2Ta离子,注入能量为146.5keV对Ti6Al4V合金进行离子双注入表面改性。采用X射线衍射分析离子双注入前后Ti6Al4V合金表面的物相;利用X射线光电子能谱研究离子双注入前后Ti6Al4V合金表面元素化合态以及离子双注入Ti6Al4V合金表面元素浓度沿深度方向的分布。结果表明,离子双注入前后Ti6Al4V合金表面都被氧化了,离子注入前合金表面存在TiO、Ti2O3和Al2O3,离子双注入后Ti6Al4V合金表面有TiO2、Ta2O5、TaOx和AgO2新相生成,且在表面还存在少量V2O5和Al2O3。离子双注入合金表面生成的氧化物层形成了扩散阻挡层,阻挡铝离子和钒离子向外扩散,从而减少Ti6Al4V合金表面铝离子和钒离子的释放量。     

THE IMPROVEMENT IN FRICTION AND WEAR RESISTANCE FOR Ta and Ta+C IMPLANTED Cr12 STEEL

1.IntroductionDuringthepasttwodecadestherehasbeensignificalltprogressinthefieldofsurfacetreatmentforreducingwearincoolextrusiondiesteel.Metalionimplantationhasseveraldistinctadvantagesoverothertechniquesforthesurfacemodificationofmaterials.FOrmodifyingwearresistancesofmetals,thesignificanteffectsusuallyinvolvehighdoseionimplantation.Themajorlimitationofimplantationwithmetallicionshasbeenthelongprocessingtimeduetosmallbeamcurrefltofconventionalimplanters.Metalvaporvacuumarc(MEVVA)ionsourceca…     

不同工艺对TaN薄膜摩擦磨损性能影响研究

采用微波增强的反应磁控溅射和离子注入法以及两者相结合的工艺制备了TaN系薄膜。通过X射线衍射(XRD)分析了薄膜的晶体结构,用微磨损仪和白光轮廓仪对样品的摩擦系数和磨损情况进行了检测和分析。结果表明,Ta离子注入与TaN沉积相结合的方式制备的薄膜耐磨损性能较好,其中Ta离子注入后沉积的Ta/TaN多层膜耐磨性能最好。说明此种工艺有效整合了两种工艺的优点,有利于薄膜力学性能的改善。     

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。     

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。     

Grazing incidence X-ray diffraction spectra analysis of expanded austenite for implanted stainless steel

This work proposed to investigate the structure of the modified austenite fcc phase due to ion implantation and called “expanded austenite” using grazing incidence angle X-ray diffraction (GIXRD) measurements combined with the application of a model for simulating X-ray diffraction peaks. Ion implantation of different atomic elements (N, Cr, Mo, Ag, Xe and Ar) have been carried in the near surface region of an austenitic 316LVM stainless steel (the implanted layer thickness did not exceed 60 nm). Mild ion implantation conditions were chosen to avoid the structural transformation of the steel: no ferrite and no amorphous phase were formed. The structure of the implanted layers was investigated by GIXRD at different incidence angles. A original model was proposed to simulate the X-Ray diffraction peaks. This model took into account the incidence angle, the ion implantation conditions (fluence and energy) through the concentration depth profile and finally the nature of the implanted ion through a k coefficient. All the recorded X-ray diffraction peaks were simulated with this model.     

Phase evolution of tantalum nitride and tantalum carbide films with PBII parameters

Tantalum nitride and tantalum carbide films were fabricated using magnetron sputtering of tantalum followed by nitrogen and carbon plasma-based ion implantation (N-PBII and C-PBII). The phase evolution and morphology of the films were studied using glancing angle X-ray diffraction (GXRD) and transmission electron microscopy (TEM). It was found that the main phase in the tantalum nitride films was crystalline TaN_0.1 whose grain size increases with increasing implantation voltage and phase content increases with increasing implantation dose. In the tantalum carbide film, the main phase was Ta₂C. TaC phase also appeared as the implantation dose increased. XRD results from various glancing angles show that the phases with high nitrogen or carbon content, Ta₄N₅ and TaC, are present in the surface of the films. X-ray photoelectron spectra (XPS) from the tantalum carbide film reveal that the surface carbon content is higher than that of the inner film.     

Ti,Y离子注入65Nb钢的表面优化

利用ＭＥＶＶＡ强流金属防子注入机,对６５Ｎｂ钢进行离子注入,采用了Ａｕｇｅｒ电子能谱（ＡＥＳ）,Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）等表面分析技术,研究了Ｔｉ及Ｔｉ＋Ｙ离子注入后的６５Ｎｂ钢表面的微结构变化。力学性能实验结果表明,Ｔｉ及Ｔｉ＋Ｙ离子注入能使材料表面硬度和耐磨性显著提高,且双元离子注入比单元注入效果好,着重分析和讨论了稀土元素Ｙ在离子注入层中的合金化作用。     

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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。     

Ta离子注入对铝青铜耐磨性能的影响

采用俄歇电子能谱仪分析Ta离子注入铝青铜合金的Ta、Cu和Al元素分布,利用显微硬度仪测量注入Ta离子铝青铜的显微硬度,用摩擦磨损试验机分析QA19-4铝青铜的摩擦系数和磨损质量损失.结果表明:随Ta离子注入剂量的增加,铝青铜中的Ta原子浓度升高,离子注入深度超过100 nm,显微硬度显著增高,在距合金表面约60 nm深处硬度达到最大值;铝青铜的摩擦系数显著降低,单位时间内磨损质量损失显著减小,因此明显提高了舒j青铜的耐磨性能.