强束流钽、碳离子双注入H13钢的研究

选用强碳化物形成元素钽作为金属蒸汽真空弧离子源(metal vapor vacuum arc，简称MEWA)的阴极，对H13钢进行了钽离子注入表面改性研究。对比了Ta、C离子单注入和Ta、C离子双注入的效果，测量了离子注入表面的成分，考察了注入表面的相结构。在相同的摩擦磨损试验条件下，测量了摩擦因数和磨损量，研究表明，和未注入Ta、C单离子注入相比，Ta、C离子双注入提高了H13钢的耐磨性并大幅度降低了其表面的摩擦因数。双注入区出现的弥散TaC相是耐磨性提高、摩擦因数降低的主要原因。在试验条件下，对H13钢单注入Ta时未发现TaC的形成。     

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。     

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.     

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。     

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。     

Friction and wear properties of N+ ion implanted nylon 1010

The PA1010 was implanted with 450 keV N ions to three doses of 5× 1014 cm-2 , 2.5× 1015 cm-2 and 1.25 × 1016 cm-2. The friction and wear behaviors of the ion implanted PA1010 disks rubbing with two ceramic (ZrO2 and Si3N4) balls were studied using a pin-on-disk tribometer under dry friction. The results shows that the wear resistance of PA1010 is increased with the increasing implantation doses. The adhesion, plastic deformation and plow groove are wearing mechanisms for un-implanted PA1010, while abrasive wear for implanted PA1010.     

不同方式注入Ta对Cr4Mo4V和Cr12MoV抗点蚀性能的影响

研究了用不同方式注入Ta对Cr4Mo4V和Cr12MoV抗点蚀性能的影响。注入方式包括直接离子注入、离子束混合和离子束辅助沉积。阳极极化行为表明不同方式注入都使两种材料在0．1MNaCl醋酸缓冲溶液（pH=5.9）中的钝化电流密度降低了一个数量极，并在大范围钝化区保持低电流钝化。试验亦表明所有注入方式都显著地提高了两种基材的钝化和抗点蚀性，而其中IBAD方式最为有效。用AES和XPS分析了注入原子的分布和化学成分，并讨论分析了提高耐蚀性的机理。     

氮离子注入9Cr18Mo不锈钢的表面结构与力学性能

针对9Cr18Mo马氏体不锈钢,检测了氮离子注入前后表面纳米硬度和摩擦磨损性能,分析了注入后9Cr18Mo钢的表面组织结构和化学组成.结果显示,氮离子注入有效提高了材料的表面硬度,降低了摩擦系数和磨损的同时,没有改变材料表面形貌和粗糙度.表面氮注入层分为两层:表面20 nm深度内除金属氮化物及氮过饱和固溶体强化相外,还富集大量碳原子,其主要存在方式为CrxCy相;次表面层主要为金属氮化物.氮离子注入后9Cr18Mo不锈钢表面形成的新的组织结构是其具有良好力学性能的根本原因.     

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.     

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。     

Elevated temperature nitrogen plasma immersion ion implantation of AISI 302 austenitic stainless steel

AISI 302 steel was modified using elevated temperature nitrogen plasma immersion ion implantation. The thickness of the modified layers is improved significantly compared with that of the layer implanted at room temperature. The surface nanohardness of the treated sample is much higher. Both the friction coefficient and wear rate are dramatically reduced due to the formation of new phases such as (Cr, Fe)₂N_1−x, ε-(Fe, Cr, Ni)_2+xN, nitrogen expanded austenite (γ_N) or noncrystalline phase in the near surface.     

Tribological behavior of AISI302 austenitic stainless steel modified by elevated temperature nitrogen plasma immersion ion implantation

AISI302 stainless steel samples were modified by elevated temperature nitrogen plasma immersion ion implantation at temperature ranging from 330 ℃ to 450 ℃. The tribological behaviors of the implanted layers of the samples were investigated. The samples were characterized by Auger electron spectroscopy (AES), glancing angle X-ray diffraction (GXRD), and nanoindentation. The results show that the implantation temperature plays an important rule on the microstructure and surface properties of the implanted layers. The thickness of the modified layer implanted at 390 ℃ is about 9 μm. It is improved about two orders compared with that of the implanted at room temperature. The surface nanohardness and the wear resistance of elevated temperature implanted layers increase significantly, and the friction coefficient decreases obviously in comparison with the unimplanted one. These data suggests that the improvement results from the formation of new phases such as ε-(Fe, Cr, Ni)2 xN, or noncrystal phase.     

等离子体源离子注入表面改性研究及应用

采用等离子体源离子注入技术 (PSII)对W18Cr4V高速钢进行了氮离子注入。用俄歇能谱仪对注入层的成分进行了分析。对注入层的显微硬度和耐磨性进行了测试。用扫描电镜对摩擦磨损表面进行了分析。研究结果表明 :氮在注入层呈高斯分布 ,注入层的硬度和耐磨性均明显提高。对等离子体源离子注入技术在航空液压泵配油盘上的应用进行了研究。应用研究结果表明 :经等离子体源离子注入后的配油盘单位行程内回油量的增加量比未注入前下降约 90 % ,从而明显地增加了配油盘的使用寿命     

Corrosion resistance properties of AZ31 magnesium alloy after Ti ion implantation

Magnesium alloys have a wide range of applications in industry; however, their corrosion resistance, wear resistance, and hardness are rather poor, which limit their applications. Ti ion was implanted into the AZ31 magnesium alloy surface by metal vapor vacuum arc (MEVVA) implanter. This metal arc ion source has a broad beam and high current capabilities. The implantation energy was fixed at 45 keV and the dose was at 9 × 1017 cm?2. Through ion implantation, Ti ion implantation layer with approximately 900 nm in thickness was directly formed on the surface of AZ31 magnesium alloy, by which its surface property greatly improved. The chemical states of some typical elements of the ion implantation layer were analyzed by means of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), while the cross sectional morphology of the ion im-plantation layer and the phase structure were observed by means of scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The property of corrosion resistance of the Ti ion implanted layer was studied by the CS300P electrochemistry corrosion workstation in 3.5% NaCl solution. The results showed that the property of corrosion resistance was enhanced remarkably, while the corrosion velocity was obviously slowed down.     

离子注入对铜失泽行为的影响

本文用表面光反射,电化学库仑还原、扫描和透射电子显微镜研究了经Cr、Ta和惰性气体离子注入后的高纯铜,暴露在含H_2S大气中的失泽行为。暴露试验是在H_2S浓度为0.006—6VPM,25℃和100％RH条件下进行的。结果表明,Cr、Ta离子注入显著地提高了铜的抗失泽能力,Xe离子注入效果较小,而Ar离子注入无改进效果。阴极还原曲线显示经Cr、Ta离子注入的试样上形成的失泽膜,比未经离子注入铜上形成的膜薄,其结构组成亦不同。电子衍射结构分析和扫描电镜(附WDAX)分析进一步证明,Cr离子注入抑制了铜表面膜中金属硫化物的形成。     

C+Cr离子注入对硬质合金的表面改性

应用金属蒸汽真空弧离子源技术,在硬质合金表面进行了几种不同剂量的C+Cr离子注入,旨在研究其表面改性的情况。结果表明:在试样的表面结构方面,应用X射线衍射、拉曼光谱以及金相显微观察等测试手段,发现有C、Cr、Cr3C2等新相生成,此外C+Cr离子注入还对表面形成类金刚石结构有抑制作用;在试样的表面性能方面,发现注入后的表面硬度、摩擦系数、防腐蚀能力得到了明显的增强。分析认为,注入后的硬质合金表面改性不仅受到新相生成的影响,而且同时也与注入本身的机制有关。     

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     

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。     

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。     

模具钢离子O-S-N共渗研究

采用SO2＋N2＋H2为渗剂，对H13、LD1、Cr12MoV、3Cr2W8V模具钢进行离子O－S－N共渗工艺试验，获得了四种材料的最佳工艺参数。并与离子渗氮及常规淬、回火处理的进行了耐磨性、抗胶合性对比试验，最后在模具产品上进行了考核验证。