等离子体表面改性技术及其在模具中的应用

介绍了等离子体化学热处理,阴极溅射,离子镀、离子注入和等离子喷涂等等离子体表面改性技术现代工艺方法的工作原理,研究现状,发展趋势以及其在中国模具工业中的应用。     

材料的等离子体基离子注入表面改性

简要总结了哈工大近10年来在材料的等离子体基离子注入表面改性方面的工作,包括铝合金、钛合金、轴承钢的等离子体基离子注入,等离子体基离子注入混合,以及等离子体基离子注入的工业应用等。     

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.     

等离子体源氮离子注入层的组织与性能

采用等离子体源离子注入技术，对Ｃｒ１２ＭｏＶ钢进行了氮离子注入，用俄歇谱仪和透射电镜对注入层的成分和组织进行了分析了，分析结果表明，注入层的氮浓度分布具有类高斯分布特征；注放入层中的马氏体组织被细化并有非晶态组织形成。显微硬度和摩擦性能测试结果表明，注入层的显微硬度和摩擦性能得到了明显的提高和改善。     

等离子体基高温离子注入研究进展

综述了等离子体基高温离子注入的发展及应用情况,介绍了由于高温注入中辐照增强扩散和热扩散的共同作用,注入层成分、组织结构、力学性能和抗腐蚀性能随温度提高发生的变化.并对今后的发展趋势作了预测.     

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     

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     

铝合金等离子体基离子注入氮／钛层的结构

用X射线光电子能谱（XPS）和小掠射角X射线衍射（GXRD）研究了铝合LY12等离子体基离子注入氮／钛改性层的结构。结果表明。氮在注入层呈高斯分布,而钛沿注入方向逐渐减少。钛的注入对已注入的氮的分布有重要影响。钛的等离子体密度直接影响钛在改性层中的成分、相结构。改性层主要由TiO2,Al2O3,Aln,TiAl3,TiN或Ti组成。     

等离子体浸没离子注入改善45钢的摩擦学性能

采用灯丝放电和射频(RF)辉光放电等离子体浸没离子注入(PⅢ)工艺对45钢表面进行了氮离子注入强化处理。通过X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度、针-盘磨损和电化学腐蚀试验等测试手段,分析比较了经灯丝放电PⅢ和RF辉光放电PⅢ改性后试样表面元素的浓度分布、显微硬度、摩擦磨损性能和耐腐蚀性能。结果表明：不同条件下的氮离子注入均能提高45钢表面的显微硬度、耐磨性和抗腐蚀性能;且RF辉光放电PⅢ处理后试样的显微硬度提高了76．8％,摩擦系数下降到0．3,与灯丝放电PⅢ处理后的试样相比,其表面强化效果更加明显。     

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。     

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     

等离子浸没式注入表面改性

采用新型的离子注入技术－离等子体浸没式离子注入对４５钢进行了氮离子注入,测定了注入层的氮浓度俄歇剖面会布,显微硬度和摩擦性能,对磨损表面进行了扫描电镜分析。结果表明,采用等离子浸没式离子注入技术能够获得钢表改性效果。     

GCr15轴承钢的PIIID表面改性工艺研究

采用等离子体浸没离子注入与沉积(PIIID)技术在GCr15轴承钢表面制备了TiN、TiC薄膜，并对其进行了显微硬度和摩擦磨损测量。结果发现：注入时间、注入脉宽和工作气体对GCr15轴承钢表面改性效果具有显著的影响。通过对比分析，获取了最佳处理工艺参数。     

Ion beam, focused ion beam, and plasma discharge machining

Non-conventional methods of machining are used for many engineering applications where the traditional processes fail to be cost-effective. Such processes include Ion Beam Machining (IBM), focused ion beam (FIB) machining and plasma discharge machining. The mechanisms of material removal and associated hardware and software developed for industrial applications of these fascinating electro-physical and chemical machining processes are reviewed together with the latest research findings.     

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.     

等离子体浸没离子注入与沉积技术的发展及前沿问题

表面热功能结构是指在固体表面加工出具有不同形貌、不同尺度、不同维数,并具有散热或传热功能的结构。复杂表面热功能结构在高集成度芯片热控制方面有着广阔的应用前景。如何根据热功能需求主动设计表面结构并提出适合高效率低成本的制造方法是解决高热流密度问题的核心所在。在对当前表面热功能结构的发展现状分析基础上,较详细论述了表面热功能结构制造领域的关键技术,指出未来表面热功能结构研究的重点应集中在结构的微细化和复杂化、表面热功能结构的高效低成本制造方法等方面。     

用于全方位离子注入的10kV固体脉冲调制器研制

采用IGBT串联技术研制成功了用于全方位离子注入的10kV固体脉冲调制器。试验表明：该固体脉冲调制器在纯阻性负载时最高输出电压为14kV，最高输出脉冲电流为20A，输出脉冲宽度可在2μs和112μs之间以1μs步长变化、脉冲重复频率范围为1Hz-4kHz，短时间可以工作到8．6kHz。但在等离子体负载时，由于输入电容的影响，下降时间比较长。