硅离子注入聚合物摩擦特性研究

采用金属蒸汽真空弧（MEVVA）离子注入机引出的Si离子进行了聚酯薄膜（PET）改性研究，注入后的聚酯膜表面结构发生了很大的变化。用透射电子显微镜观察了注入聚酯膜的横截面，结果表明，在注入层形成颗粒的沉积。红外吸收测量揭示这些颗粒为SiC和富集的碳颗粒。这些颗粒增强了注入层表面强化效果。用纳米硬度计测量显示，Si离子注入可明显地提高聚酯膜表面硬度和杨氏模量，从而极大地的增强了表面抗磨损特性。最后讨论了Si离子注入聚酯膜改善特性的机理。     

离子注入对软金属材料摩擦特性的影响

本工作将银试件作N离子注入。对铝青铜或锡青铜则先真空蒸镀B、Ag、In或Sb膜后作N~+反冲注入。试件在低负载、低转速、干摩擦或高负载、高转速、油润滑条件下作摩擦试验。试验表明大部分注入试件表面的摩擦系数有明显下降。本文对离子注入降低摩擦系数的机理也进行了初步讨论。     

N^＋离子注入α—Al2O3的表面结构及摩擦性能

利用Ｘ射线衍射，光电子能谱，电镜，Ｒａｍａｎ光谱等现代测试手段分析了Ｎ＾＋注入α－Ａｌ２Ｏ３前后材料表面的相组成，原子组成及显微结构，对离子注入改性Ａｌ２Ｏ３表面的摩擦磨损行为进行了研究。同时，Ｎ＾稍许主Ａｌ２Ｏ３后产生的表面压应力使陶瓷表面裂纹变短，变细，变圆等，提高了陶瓷的磨损性能。     

GCr15表面钽沉积及碳离子注入的摩擦性能的研究

GCr15钢广泛用于各类轴承制造.为提高其摩擦性能,用磁控溅射法在GCr15轴承钢试样表面沉积厚约100 nm的钽膜,再进行不同注量的50 keV碳离子注入.用Ф6的GCr15钢球做对磨试验,测试它们的摩擦性能,用SEM观察磨痕形貌.结果表明,处理后GCr15钢改性层的Ta2C含量随注量增加,摩擦性能得以提高.载荷1 N、滑动速度50 mm/s条件下,注入3×1017ions/cm2的试样耐磨性是原始试样的1.65倍;表面沉积钽膜后,摩擦系数由未处理前的0.8～1下降至0.5左右,钽膜注碳后摩擦系数更降至0.2～0.3,注入层主要以磨粒磨损为主.     

110keVC~+入单晶Ta的研究

用能量为１１０ｋｅＶ、剂量为３×１０１７ｉｏｎｓ／ｃｍ２的Ｃ＋对单晶Ｔａ进行了注入，分析了注入层的成分分布及其结构，考察了注入前后表面层摩擦磨损性能的变化及其特征。结果表明，Ｃ＋注入层含有ｈｃｐＴａ２Ｃ及ｂｃｃＴａ（Ｃ）相，其强化效应造成了注入层硬度、耐磨性的提高和摩擦系数的下降；样品表面与淬火态ＧＣｒ１５钢球间的磨损机制也由未注入时的粘着磨损转化为注入后轻微的磨粒磨损。     

离子注入对超高分子聚乙烯磨损性能的影响

用８０ｋｅＶ不同剂量的Ｃ３Ｈ＾＋８,Ｎ＾＋２对超高分子聚乙烯样品进行离子注入,通过反冲探测分析表明注入层Ｈ含量的变化,对样品表面在离子注入前后的磨损性能进行了测试。实验结果显示,离子注入以后样品表面氢含量减少,磨损性能增强。     

离子注入提高高速钢W18Cr4V的耐磨性

1979年英国的N.E.W.Hartley采用注入CO~+的方式注碳,经CO~+注入的工具插件 (4Ni1Cr)和拉丝模(WC—6％CO),获得了磨损降低、寿命延长的好效果。1976年英国的I·H·Willson和1978年苏联的I.M.Belii曾分别报道用N~+注入Ti膜成功地合成了TiN,并对其电性能进行了系统研究。1981年中国台湾的P.A.Chen和T.T.Yang也用N~+轰击沉积在Si片上的1200A厚的Ti膜,成功地合成了化合物TiN,并用RBS和X-ray衍射对合成的化合物进行了鉴定。本实验采用CO~+注入高速钢,N~+注入高速钢表面镀Ti样品,与常规的N~+注入及空白样品进行对比,对注入后表面硬度和耐磨性的变化、注入层的成份、组织结构等进行了研究。实验结果表明,这两种注入工艺获得了比N~+注入更佳的效果。     

离子注入在刀具上应用的研究

能量为几十千到几百千电子伏离子射入材料表面,使表面层的组成与结构发生改变,从而引起材料表面的物理与化学性质的变化,这种材料改性方法有极其重要的应用。如摩擦、润滑性、耐磨损性、表面硬化、抗高温氧化性、耐腐蚀性、催化及附着力改善等。虽然离子注入可改善材料这些性质,但由于经济与技术上的原因,最重要的研究集中在耐磨损性、抗高温氧化性及某些耐蚀性上,而耐磨性的研究以工具上的应用为最多。     

离子注入、分析联用靶室

近年来,离子注入和离子束分析技术,应用相当广泛,已扩展到许多新的领域,形成了一种多学科性的边缘学科。 离子注入已作为一种成熟的技术广泛地应用在半导体工业上,在半导体制造工艺方面,它比传统的热扩散法显示出多方面的优越性。同时在材料改性方面也引起人们的极大兴趣,许多金属部件在实际使用时起作用的是金属表面的性质,而离子注入正好是能够改变金属表面性质(如硬度、磨损、腐蚀等)的有效途径。此外,离子注入技术用来改变光学表面指定区域的反射率、折射率,这在“集成光学”中是一项有效技术,也有人利用离子注入技术研制记忆元件(如磁泡)以及提高超导材料的超导性能等。     

离子注入微型半导体探测器的研制

国际上最早使用的微型探测器是盖革-缪勒计数器,并用它首次对活体内的肿瘤进行了测试。六十年代以来,它逐步为半导体探测器所代替。七十年代以来,微型半导体探测器已广泛地用于血流动力学、肺功能研究以及食管、胃和眼睛等体内和体表器官的诊断。我们也曾用半导体硅探测器对甲状腺节结进行过测试,效果良好。     

离子注入提高透明铁电陶瓷PLZT的光敏度

PLZT透明铁电陶瓷的某些组分有电光记忆特性,可利用其光铁电效应进行图象的记录和显示,但通常由于PLZT光敏区为紫外光区,且存像光能阈值大,限制了它作为存储介质的应用。本文介绍用离子注入方法提高光敏度。     

Long range implantation by MEVVA metal ion source

Metal vapor vacuum are(MEVVA)source ion implantation is a new technology used for achieving long range ion impantation.It is very improtant for research and application of the ion beam modification of materials.The results show that the implanted atom diffusion coefficient increases in Mo implanted Al with high ion flux and high dose.The implanted depth is 3-11.6 times greater than that of the corresponding ion range.The ion species.doses and ion fluxes play an importnat part in the long-range implantation.Especially,thermal atom chemistry have specific effect on the long-range implatation during high ion flux implantation at transient high target temperature.     

注入稀土元素改善钢的耐蚀性

离子注入技术已超出了半导体工业的范围,成为材料科学中强有力的研究手段,并在材料改性领域中开始了工业应用。有人认为离子束技术是进行“材料设计”的手段,是实现“从天然材料到人造材料时代的关键。稀土元素在冶金中的应用很有前途,加入适量稀土可改善钢的机械性能、加工性能和耐蚀性能。但稀土元素改善钢的耐蚀性的作用和机理都有待深入研究,而用离子注入技术系统研究稀土元素改善钢的耐蚀性的工作尚未见报道。我国稀土资源丰富,系统地研究注入稀土元素的作用有重要意义。为了改善航空发动机轴承的抗局部腐蚀性能,美国海军实验室曾将Cr、Mo等常规耐蚀合金元素注入到轴承钢表层,并取得良好效果。本工作亦显示了注入稀土元素改善轴承钢抗点蚀特性的潜力。     

离子注入法掺杂聚乙炔的初步探索

聚乙炔(CH)x是一种简单的共轭有机导电高分子材料。1975年日本白川首先用高浓度的Ti(OBu)_4-AlEt_3体系在-78℃下定向聚合得到了均匀的、具有高结晶度的顺式(CH)x薄膜。1977年白川与美国MacCDiarmid等合作,发现掺杂能改善(CH)x的导电性能。后来又发现掺入不同的杂质可使(CH)x显示n型或P型半导体的特性。聚乙炔薄膜具有物理上准一维金属膜型的一些特殊性质,因而引起物理学家的广泛兴趣。1980年美国Su、Schrieffer和Heeger提出了聚乙炔的孤立子(Soliton)导电模型,并用这种模型成功地阐述了一些实验现象。(CH)x的原料便宜,合成简单,具有广阔的应用前景。人们预期可以把聚乙炔应用于制备太阳能电池、蓄电池及塑料半导体器件等。     

离子注入在红外与电荷耦合器件中的应用与研究

我所于1982年建立了以LC-2A型离子注入机为核心的离子注入实验室后,我们开展了离子注入在红外器件和电荷耦合器件中的应用研究及离子注入物理的研究。离子注入技术已成为我所半导体器件研制中的必不可少的工艺技术。离子注入物理的分析研究工作也获得某些结果。