Ti6A14V的射频激励等离子体浸没离子注入

本文利用电感耦合的射频激励产生的氮等离子体对Ti6A14V进行等离子体浸没离子注入．处理结果发现，随射频功率及氮离子注入剂量增加，Ti6A4V表面显微硬度增加；注入能量及剂量对材料摩擦磨损性能有显著影响，而且注入能量不同，最佳注入剂量也相应变化；射频激励下等离子体浸没离子注入具有注入和氮化双重作用．     

钛合金的等离子体浸没离子注入表面强化处理

研究了等离子体浸没离子注入（PIII）技术对Ti6A14V合金表面性能的影响。分析比较了灯丝放电PIII和射频辉光放电PIII对基体表面进行氮离子注入后的改性效果。应用X射线衍射仪（XRD），扫描电镜（SEM）分析了注入层的相组成和组织结构：测试了经不同PIII工艺参数处理后试样的显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明：氮离子注入使Ti6A14V的粗大晶粒（α-β相）转变为细小致密的晶粒，表面层中形成了耐磨相TiN；处理后试样表面的显微硬度提高了80％，摩擦系数降到0．16，抗磨损性能得到了显著提高。     

等离子体浸没离子注入(PⅢ)在材料表面改性中的应用及发展

等离子体浸没离子注入(PⅢ)是一种用于材料表面改性的新的离子注入技术.系统地分析和讨论了等离子体浸没离子注入技术的原理和特点:该技术直接将待处理材料浸没在等离子体中进行注入,保留了常规束线离子注入(CBⅡ)技术的主要特点,消除了常规束线离子注入所固有的视线限制,克服了保持剂量问题,使注入装置变得简单和价廉.综述了等离子体浸没离子注入技术在金属材料、半导体材料和高分子材料改性方面的应用.展示了等离子体浸没离子注入技术应用的发展前景.     

Ti6Al4V合金等离子体基离子注氧层XPS研究

采用等离子体基离子注氧技术(O2-PBⅡ)对Ti6Al4V合金进行了表面改性处理,实验过程中改变注入离子能量的工艺参数,负脉冲偏压分别为10、20、30 kV,离子注入过程中样品台通油冷却以实现低温注入;用XPS对离子注氧层的深度、成分及化学结构进行了系统的分析.结果表明:随着注入离子能量的增加,Ti6Al4V合金表面改性层的深度明显增加,改性层的外层由一定厚度的TiO2组成,外层与内层基体之间存在Ti2O3和TiO;Al元素在改性层的外层以氧化物形式存在,且该氧化物趋于表面生长;在表面改性层的外层未发现V及其氧化物.     

Ti6A14V合金等离子体基氧离子注入层的层状结构

采用等离子体基氧离子注入技术对Ti6A14V合金进行表面改性.注入负脉冲电压分别为10、20、30、40、50kV,注入剂量为0.6×1017 ions/cm2.用XPS分析了注氧层中元素的分布和化学态.结果显示,注入电压增加,氧的浓度深度分布增加.注入氧元素的浓度深度分布曲线不同于束线式注入氧元素的类高斯分布,表面氧浓度最大,随着深度的增加出现一个略倾斜的氧浓度平台,该平台的宽度随注入电压增加而增加.氧离子注入引起基体元素Ti、Al、V的浓深分布发生变化,近表面区域Ti的原子百分含量减少,Al的含量增高,而V未检测到.并且随着注入电压的增加,近表面区域富集Al的浓度明显增加,富Al贫V的区域也明显加大.注入样品的改性层具有相似的层状结构,由表及里依次为表面污染层、TiO2和Al2O3组成薄的外层、内层在改性层中占的比例最大,由TiO2、Ti2O3、TiO、Ti、Al、Al2O3,V和VO组成.     

Ti6Al4V合金等离子体基氧离子注入层的层状结构

采用等离子体基氧离子注入技术对Ti6Al4V合金进行表面改性。注入负脉冲电压分别为10、20、30、40、50kV，注入剂量为0．6×10^17ions／cm^2。用XPS分析了注氧层中元素的分布和化学态。结果显示，注入电压增加，氧的浓度深度分布增加。注入氧元素的浓度深度分布曲线不同于束线式注入氧元素的类高斯分布，表面氧浓度最大，随着深度的增加出现一个略倾斜的氧浓度平台，该平台的宽度随注入电压增加而增加。氧离子注入引起基体元素Ti、Al、V的浓深分布发生变化，近表面区域Ti的原子百分含量减少，Al的含量增高，而V未检测到。并且随着注入电压的增加，近表面区域富集Al的浓度明显增加，富Al贫V的区域也明显加大。注入样品的改性层具有相似的层状结构，由表及里依次为表面污染层、TiO2和Al2O3组成薄的外层、内层在改性层中占的比例最大，由TiO2、Ti2O3、TiO、Ti、Al、Al2O3．V和VO组成。     

氮离子注入浓度对钛及其合金扭动微动磨损性能的影响（英文）

通过等离子体浸没离子注入,在纯钛及Ti6Al7Ni和Ti6Al4V合金表面进行不同剂量的氮离子注入处理。采用ZrO_2球与未处理和处理的钛及其合金平面摩擦副,以小牛血清溶液作为模拟生理介质,进行扭动微动磨损试验。研究氮离子注入处理后钛及其合金表面的特征以及注入剂量对材料扭动微动性能的影响。结果表明:氮离子注入浓度和角位移幅值显著影响钛及其合金的扭动微动运行和损伤行为。随着氮离子浓度增加,扭动微动运行边界向小角位移幅值滑移,中心轻微磨损区减少。钛及其合金的磨损机理为氧化磨损、磨粒磨损和剥层,磨粒磨损是离子注入层的主要磨损机理。     

空气等离子体基注入Ti6Al4V合金摩擦学性能研究

采用空气等离子体基离子注入技术对Ti6Al4V合金进行了表面改性。注入负脉冲电压分别为10kV,30kV,50kV,注入剂量为0.6×1017ions/cm2。用X射线光电子能谱仪对注入层元素分布进行了分析,结果表明:改性层的外层为TiO2,外层与内层基体之间存在Ti2O3、TiO、TiN;采用球盘磨损试验机对注入层的摩擦学性能进行了研究。结果表明:随着注入电压的增加,摩擦因数减小,耐磨性能提高。且以50kV注空气最为显著,摩擦因数较基体降低了3倍多,磨损体积与比磨损率较基体均下降了1个数量级以上。注入层硬度比基材Ti6Al4V也有明显提高。     

中频交流磁控溅射制备氧化锌铝(ZAO)薄膜的研究

等离子体浸没离子注入与沉积技术可实现复杂形状零件表面垂直、均匀地离子注入与沉积处理,在材料表面改性领域具有广泛的应用前景。在技术发明后的20年间,该技术得到了快速的发展,但是也遇到了如何提高离子注入效率和注入均匀性、内表面注入、大面积注入等一系列问题。若上述问题得到解决,将极大的推进等离子体浸没离子注入与沉积技术的工业应用进程。     

Ag离子注入Ti6Al4V合金抗Hank’s溶液腐蚀性能研究

采用注入不同剂量5×1016, 1×1017, 5×1017和9×1017ions/cm2,加速电压30 kV对Ti6Al4V合金进行Ag离子注入表面改性。使用动电位极化曲线研究Ag离子注入前后Ti6Al4V合金抗Hank’s溶液腐蚀性能,利用小角掠射X射线衍射技术研究Ag离子注入前后Ti6Al4V合金表面物相组成,用X射线光电子能谱技术分析离子注入合金表面和腐蚀样品表面元素存在的化合态。结果表明,Ag离子注入提高了合金抗Hank’s溶液腐蚀性能,腐蚀电流密度随Ag离子注入剂量的增加稍有变化。离子注入Ti6Al4V合金表面的氧化物腐蚀阻挡层、离子注入表面合金层和表面生成的Ag和TiAg有利于合金抗Hank’s溶液腐蚀性能的改善     

升温离子注入对医用材料Ti6A14V表面改性影响

对Ti6A1 4V合金进行温度范围从 1 0 0℃到 6 0 0℃ ,注入剂量为 4× 1 0 1 7ions.cm- 2 氮离子等离子体源离子注入 (N-PSII)。用俄歇能谱仪 (AES)对注入样品进行元素深度分布剖面分析。用显微硬度计及针盘磨损试验机测试表面改性的效果。利用X射线衍射 (XRD)分析表面改性层结构的变化。利用光学显微镜观察磨痕宽度。分析发现 ,当温度从 1 0 0℃升到 6 0 0℃时 ,注入层厚度明显增加。其中 ,高温注入时获得较高的表面硬度和较好抗磨损性。XRD分析发现 ,随温度升高注入层表面形成TiN和Ti2 N析出相。     

氮离子注入生物医用金属材料的表面性能研究

采用D/MAX-ⅢB型X射线衍射仪、X射线能谱仪、S-3000N型扫描电镜、HXD-1000TML/LCD数字式显微硬度计、CETR微观多功能磨损实验机和CHI660A电化学工作站对经N离子注入的316L奥氏体不锈钢和Ti6Al4V合金的组织、硬度、耐磨性和耐蚀性进行了研究。结果表明,316L奥氏体不锈钢和Ti6Al4V合金经离子注入后,注入层硬度提高,摩擦系数降低,耐磨性提高,抗腐蚀性增强;且离子注入后Ti6Al4V合金的综合性能明显优于316L不锈钢,钛合金注入N离子的剂量为3.4×1017ions/cm2时,注入层的硬度、耐磨性和耐蚀性综合性能最好。     

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     

Ti6Al4V合金氮离子注入层的成分、组织结构及摩擦学性能

介绍了Ti6Al4V合金氮离子注入的背景,比较了离子束离子注入及等离子体基离子注入氮,综述了注入层成分、组织结构、硬度、摩擦系数及磨损性能变化的研究进展,总结了到目前为止得出的规律,探讨了变化的可能机理。并对今后的研究方向作了展望。     

真空退火对Ti6Al4V合金离子注氧层表面形貌和结构的影响

采用等离子体基氧离子注入技术对Ti6Al4V合金进行表面处理.注入电压选取- 50 kV,注入剂量为4.5×1017 ions/cm2.氧离子注入后对注入样品进行不同温度的真空退火处理.真空退火后,样品表面形貌发生显著变化.随着退火温度增加,先后出现点状、条状缺陷和浅白色块状区.500℃真空退火后样品表面粗糙度变化不大,600℃真空退火后样品表面粗糙度急剧增加.真空退火导致注氧层中氧流失,并且不能在注氧层中析出结晶相.     

INFLUENCE OF SURFACE MODIFICATION OF Ti BY FLUORINE ION-IMPLANTATION ON FORMATION AND EXPRESSION OF COLLAGEN-I ON OSTEOBLAST

应用等离子体浸没离子注入装置对纯Ti表面进行氟离子注入, 通过SEM和XPS分析研究材料的表面形貌和化学组成. 将MG-63成骨细胞接种于氟离子注入前、后的 Ti样品表面, 采用激光共聚焦显微镜观察材料表面对成骨样细胞MG-63 I型胶原形成的影响; 逆转录聚合酶链反应检测I型胶原mRNA的表达; 蛋白印迹法检测I型胶原蛋白的表达. 结果表明, 氟离子注入后Ti样品表面新出现TiF3; 且MG-63细胞在其表面分别培养6, 24和48 h后, I型胶原的形成和表达均明显高于纯Ti表面. 含氟表面改性层可提高Ti材料的生物相容性.     

Ta离子注入Ti6Al4V合金耐磨性研究

用5种Ta离子注入剂量(1.2×1016、3×1016、1.5×1017、3×1017、4.5×1017 ions/cm2)对Ti6Al4V合金进行离子注入表面改性.采用纳米硬度计测量Ta离子注入前后Ti6Al4V合金表面硬度随压入深度的变化,利用多功能摩擦磨损试验机研究Ta离子注入前后Ti6Al4V合金材料的耐磨性,利用X射线衍射技术研究Ta离子注入前后Ti6Al4V合金表面的物相分布.结果表明,除Ta离子注入剂量为3×1017 ions/cm2外,Ta离子注入Ti6Al4V合金硬度有一定的提高;Ta离子注入Ti6Al4V合金摩擦系数降低;除Ta离子注入剂量为3×1017 ions/cm2外,Ta离子注入Ti6Al4V合金的耐磨损性能得到了改善.摩擦系数降低和硬度提高、Ta离子注入的固溶强化、单质Ta新相的弥散强化改善了Ti6Al4V合金的耐磨损性能.     

碳离子注入医用Ti性能研究

采用等离子体浸没离子注入与沉积(PIIID)技术将碳离子注入Ti基体,研究碳离子注入对材料表面形貌、结构和组成的影响,评价改性材料的表面亲水性、荷电性、力学性能、耐腐蚀性以及细菌黏附能力和细胞相容性,探讨材料的结构和组成对其生物学性能的影响。结果表明,碳等离子体浸没离子注入与沉积(C-PIIID)技术处理的Ti基体表面主要由无定形碳组成。经碳离子注入改性,Ti表面形貌无明显变化,但其疏水性增加,表面负电性提升,表面力学性能和耐腐蚀性能得到提高。基体表面细胞的黏附、铺展和增殖情况良好,同时对大肠杆菌的黏附具有一定的抑制作用。     

铜离子注入Ti6Al7Nb合金的表面改性研究

使用MEVVA强流金属源离子注入机对Ti6Al7Nb合金表面注入能量为80keV、剂量分别为0.5×1017,1×1017,2×1017,4×1017ions/cm2的铜离子,计算得到铜离子饱和注入量为2.15×1017ions/cm2。研究了注入的铜离子对Ti6Al7Nb合金腐蚀性能、显微硬度和磨损行为的影响,采用覆膜法研究了铜离子注入后试样对金黄色葡萄球菌的抗菌性能,并分析了注入剂量与抗菌性能的关系。结果表明,Ti6Al7Nb合金的硬度和耐磨性随着注入剂量的增加而提高,点蚀电位随着注入剂量的提高而下降。抗菌试验显示当注入量达到饱和注入量时,试样的抗菌率达到99%以上。     

银基体上铜等离子体基离子注入层的成分分布

研究了银基体上铜等离子体基离子注入 (CuPBII)层成分深度分布与试验工艺参数的关系。选择影响注入离子能量的脉冲偏压和注入剂量的不平衡磁控靶放电电流和靶基距作为试验参数 ,用X射线光电子谱 (XPS)进行注入层成分深度分析。结果表明 ,对较高的脉冲偏压 (80kV)、中等的磁控靶电流 (75mA)和近的靶基距 (2 0 0mm) ,容易形成厚的银铜过渡层 (7.6μm) ,且铜离子注入、铜原子的反冲注入与铜的沉积很好地匹配。与气体等离子体基离子注入不同 ,铜的沉积速率成为影响银铜过渡层的又一决定因素。