铝合金等离子体基离子注入形成A1N／TiN层及其耐磨性能

用X射线光电子能谱（XPS）和小掠射角X射线衍射（GAXRD）研究了铝合金LY12等离子基离子注入形成A1N/TiN改性层的成分分布及相结构，在此基础上测量了改性层的纳米硬度，并进行了摩擦磨损试验，结果表明，氮和钛都有效地注入到铝合金里，后注入的元素对先注元素的分布和重要影响，钛，氮同时注入在试样表面形成一层稳定的钛，氧化合层，和未改性试样相经,形成的A1N/TiN改性层纳米硬度及承载能力都提高5倍以上，在低滑动载荷的增加，相应的耐磨性能有所降低，适当的改性层结构及其中分布的TiO2,TiN,TiAl3,Al2O3,AIN等相是性能改善的主要原因。     

铝合金等离子体基离子注入形成AlN/TiN层结构研究

用X射线光电子能谱和小掠射角X射线衍射研究了铝合金LY12等离子体基离子注入形成的AlN/TiN改性层的结构。结果表明 ,N和Ti能注入铝合金表面 ,N在注入层呈类高斯分布 ,而Ti沿注入方向呈梯度递减。后注入的Ti和N对先注入的N的含量和分布有重要影响。同时注入Ti和N ,能在试样表面形成一层稳定的Ti,N层。所形成的AlN/TiN改性层主要由TiO2 ,TiN ,TiAl3 ,Al2 O3 ,AlN相组成     

铝合金等离子体基离子注入形成A1N/TiN层结构研究

用X射线光电子能谱和小掠射角X射线衍射研究了铝合金LY12等离子体基离子注入形成的AIN/TiN改性层的结构.结果表明,N和Ti能注入铝合金表面,N在注入层呈类高斯分布,而Ti沿注入方向呈梯度递减.后注入的Ti和N对先注入的N的含量和分布有重要影响.同时注入Ti和N,能在试样表面形成一层稳定的Ti,N层.所形成的AlN/TiN改性层主要由TiO2,TiN,TiAl3,Al2O3,AlN相组成.     

铝合金等离子体基离子注入形成AlN/TiN层及其耐磨性能

用X射线光电子能谱 (XPS)和小掠射角X射线衍射 (GAXRD)研究了铝合金LY12等离子体基离子注入形成AlN/TiN改性层的成分分布及相结构 .在此基础上测量了改性层的纳米硬度 ,并进行了摩擦磨损试验 .结果表明 ,氮和钛都能有效地注入到铝合金里 ,后注入的元素对先注元素的含量和分布有重要影响 .钛、氮同时注入在试样表面形成一层稳定的钛、氮化合层 .和未改性试样相比 ,所形成的AlN/TiN改性层纳米硬度及承载能力都提高 5倍以上 .在低滑动载荷下 ,摩擦系数减小 70 %以上 ,耐磨性提高近 10倍 ,耐磨寿命提高了近 6倍 ,粘着磨损程度显著减轻 .随着载荷的增加 ,相应的耐磨性能有所降低 .适当的改性层结构及其中分布的TiO2 、TiN、TiAl3、Al2 O3、AlN等相是性能改善的主要原因     

铝合金等离子体基离子注入形成AIN/TiN层及其耐磨性能

用X射线光电子能谱(XPS)和小掠射角X射线衍射(GAXRD)研究了铝合金LY12等离子体基离子注入形成AIN/TiN改性层的成分分布及相结构．在此基础上测量了改性层的纳米硬度,并进行了摩擦磨损试验．结果表明,氮和钛都能有效地注入到铝合金里,后注入的元素对先注元素的含量和分布有重要影响．钛、氮同时注入在试样表面形成一层稳定的钛、氮化合层．和未改性试样相比,所形成的AIN/TiN改性层纳米硬度及承载能力都提高5倍以上．在低滑动载荷下,摩擦系数减小70％以上,耐磨性提高近10倍,耐磨寿命提高了近6倍,粘着磨损程度显著减轻．随着载荷的增加,相应的耐磨性能有所降低．适当的改性层结构及其中分布的TiO2、TiN、TiAl3、Al2O3、AIN等相是性能改善的主要原因．,The disfribution of composition and microstructure of the AIN/TiN layer of aluminum alloy 2024 im-planted by Plasma Based Ion Implantation(PBⅡ) were characterized using X -ray Photoelectron Spectroscopy(XPS) and Glancing Angle X -ray Diffraction (GAXRD). XPS results show that N and Ti can be implantedinto 2024 effectively, the content of N presents a Gaussian - like distribution, and that of Ti decreases gradu-ally along the implanted direction from the surface. The post -implanted elements have great influence on thecontent and depth profile of the pre - implanted ones. The simultaneously implanted Ti and N can form asteady layer of Ti and N on the surface. In comparison with 2024, the AIN/TiN layer has remarkably improvedthe mechanical properties, of which both the nano - hardness and the load bearing capacity have in most cases increased over 5 times, the friction coefficient has been decreased more than 70% , wear life has been im-proved near to 6 times, and the wear resistance has enhanced approximately 10 times and the degree of adhe-sive wear has lightened markedly at low sliding loads. Nevertheless, the wear-resistant properties are reducedgradually with increasing the sliding load. The great improvement of the mechanical properties is mainly owingto the proper structure of the layer and the presence of TiO2, TiN, TiAl3, Al2O3, and AIN phases in it.     

等离子体基低能离子注入技术的研究与发展

将低能离子注入技术引入等离子体基离子注入,一方面利用低能离子注入的低能优势,另一方面利用等离子体基离子注入的全方位优势,开发出等离子体基低能离子注入技术。等离子体基低能离子注入技术包括等离子体基低能氮、碳离子注入和等离子体源低能离子增强沉积两类工艺。低能离子的注入能量（０．４～３ ｋｅＶ）达到常规等离子体热化学扩散处理的电压范围,而工艺温度（２００～５００℃）则降至常规离子注入的上限温度范围。通过大量的工艺实验研究,实现了工艺过程的优化和控制,完成了对等离子体基低能离子注入改性铁基材料的金属学问题及物理、化学和力学性能的系统研究。证明了等离子体基低能离子注入技术满足铁基材料的表面改性要求。同时具有产业化发展潜力。     

铝合金等离子体淹没离子注入氮层组织及其耐磨性

用等离子体淹没离子注入技术向硬铝ＬＹ１２和锻铝ＬＤ１０注入氮离子，剂量范围为２×１０＾１７～１×１０＾１８Ｎ＾＋－ｃｍ＾－２，并用Ａｕｇｅｒｙ谱（ＡＥＳ）及透射电镜（ＴＥＭ）分析注入层的浓度分析及组织结构，利用机械性能显微探针测量注入层的纳米硬度，进行了磨损试验，氮离子注入到铝合金中能形成细小弥散的ＡｌＮ析出相，显著提高合金表层纳米硬度，耐磨随着注入剂量的增加而提高。     

等离子体基离子注入制备TiN膜的成分结构

采用Ti、N等离子体基离子注入和先在基体表面沉积纯钛层然后离子注氮混合两种方法在铝合金基体上制备了TiN膜.利用XPS分析了两种方法制备TiN薄膜的成分深度分布和元素化学价态,并用力学性能显微探针测试对比了TiN膜的纳米硬度.研究表明:两种方法制备的薄膜均由TiN组成,Ti、N等离子体基离子注入薄膜中Ti/N≈1.1,而离子注入混合薄膜中Ti/N≈1.3,Ti、N等离子体基离子注入薄膜表面区域为TiN和TiO2的混合组织,TiN含量多于TiO2,离子注入混合薄膜表面主要是TiO2;Ti、N等离子体基离子注入所制备的薄膜的纳米硬度峰值为12.26 GPa,高于离子注入混合的7.98 GPa.     

等离子体基离子注入菱形靶鞘层扩展的流体动力学模拟

利用流体动力学模型,研究了围绕菱形靶的等离子体鞘层扩展,通过改变靶的形状,考察了不同角度外角对鞘层的时空演化及等离子体参量的影响。结果表明,外角愈尖锐,鞘层扩展速度愈慢,而参考平面处鞘层扩展速度最快,因而使鞘层有向圆柱形扩展的趋势,尽管尖锐的外角处电荷密度高,会吸引较多的离子轰击该处,但非垂直入射会显著降低离子入射剂量。     

铀表面等离子体浸没离子注入沉积制备氮化层+Ti/TiN多层膜的结构与性能

为了改善金属铀的摩擦磨损和抗腐蚀性能,采用等离子体浸没离子注入沉积(PIII&D)技术在铀表面氮化,再沉积Ti/TiN多层膜.利用扫描电镜和X射线衍射分析了薄膜的形貌和组织结构;对薄膜的摩擦磨损和抗湿热腐蚀性能进行了测试.结果表明:薄膜表面致密,界面晶粒柱状生长方式被阻断,晶粒细化;薄膜为Ti和TiN的双相结构,衍射谱中出现了UO_2和U_2N_3的衍射峰;薄膜大大提高了铀基体的摩擦磨损和抗湿热腐蚀性能,调制周期对薄膜性能的影响较大.     

等离子体浸没离子注入和沉积技术制备TiN薄膜研究

利用多功能等离子体浸没离子注入设备，采用等离子体浸没离子注入和沉积技术在Ti合金表面制备具有优异力学性能的TiN薄膜。研究了真空室中氮气存在状态及氮气压力对薄膜性能的影响：当氮以中性气体存在于真空室中，薄膜的生长主要受热力学因素控制，沿着低自由能的密排面(低指数面)TiN(111)择优生长；当氮以等离子体状态存在于真空室中，薄膜沿着高指数面TiN(220)择优生长，具有高硬度、耐磨性好的优点，并且随着N分压的提高，薄膜耐磨性提高。     

45钢等离子体浸没式离子注入层的组织与性能

采用等离子体浸没式离子注入对45钢进行氮离子注入。对注入表层的成分、组织和性能进行了分析。研究结果表明:注入层的剖面氮浓度分布呈高斯分布特征,注入层中有大量氮化物相形成,注入层的显微硬度和摩擦性能有明显改善。     

等离子体浸没离子注入球形靶的鞘层尺度

对于等离子体浸没离子注入（PIII）技术,球形靶鞘层尺度预测对真空室设计,批量处理研究先进是十分有用的,但由于球形靶鞘层Child-Langmuir定律数学表达的非线笥使得工程应用较为困难,本文对球形靶的鞘层尺度进行了数值求解,讨论了注入参数对鞘层尺度的影响,计算结果表明,鞘层厚度（包括离子阵鞘层和稳态鞘层）随球体半径或注入电压增加而增加,随等离子体密度增加而减小,但对于不同的参数区间,鞘层特性对参数的变化表现出不同的敏感性,当离子体密度较高,注入电压较低时,稳态鞘层厚度对于靶体半径的变化有不敏感,相反鞘层厚度对靶体大小变化较为敏感,虽然平面靶与球形靶的离子辄鞘层尺度比值与等离子体密度及球体半径有关,但平面靶稳态鞘层尺度总是大于球形靶的,这对于实际的PIII应用具有重要的指导意义。     

TiN涂层微观组织结构与表面性能的研究

不同沉积工艺得到的TiN涂层高速钢的物相主次不同，晶粒取向亦不同；通过实验分析得到以（111）晶粒择优取向的试件表面原子密度最高，表面能亦最高，其耐生亦最好。     

离子注入纯Fe表面微观结构研究

本文应用透射电镜等方法对纯Ｆｅ中注入Ｎｉ＾＋，Ｍｏ＾＋，Ｂ＾＋及Ｎｉ＾＋＋Ｍｏ＾＋＋Ｂ＾＋起表面层微观结构变化进行了研究，同时对不同注入条件进行了计算机模拟计算。     

等离子体浸没离子注入和沉积技术制备TiN薄膜研究

利用多功能等离子体浸没离子注入设备 ,采用等离子体浸没离子注入和沉积技术在Ti合金表面制备具有优异力学性能的TiN薄膜。研究了真空室中氮气存在状态及氮气压力对薄膜性能的影响 :当氮以中性气体存在于真空室中 ,薄膜的生长主要受热力学因素控制 ,沿着低自由能的密排面 (低指数面 )TiN(1 1 1 )择优生长 ;当氮以等离子体状态存在于真空室中 ,薄膜沿着高指数面TiN(2 2 0 )择优生长 ,具有高硬度、耐磨性好的优点 ,并且随着N分压的提高 ,薄膜耐磨性提高     

N等离子体基注渗方法研究

等离子体基注渗技术在材料表面改性中具有极为重要的应用，本文报道了一种实现恒温条件的N等离子体基注渗的工艺方法，利用该方法可以根据工艺研究需要，实现注渗剂量、注渗能量(加速电压)和注渗温度单一参数调节，为等离子体体基注渗工艺的优化提供了一种切实可行的研究方法。利用本文提出的工艺方法，对纯铁进行了各种温度下的N离子注渗。结果表明，处理过程中，可依据工艺设计，单参数大范围改变注渗电压或注渗恒温温度，温度波动很小，离子注入层厚度得到明显提高。     

GCr15钢等离子体基离子注入Ti和C混合层的XPS研究

用Ｘ射线光电子谱研究了ＧＣｒ１５轴承钢不平衡磁控溅射沉积Ｔｉ，继之等离子体基离子注入碳的等离子体基离子注入混合层的Ｃ，Ｔｉ浓度深度分布及其化学结构。表明混合层的最表层为碳沉支，其Ｃｌｓ谱峰呈类金刚石特征，喇曼光谱肯定辽一特征。碳沉积层下面为Ｃ－Ｔｉ混合区，Ｔｉ和Ｃ各以游离态和化合物态存在。混合层内Ｔｉ和Ｃ浓度沿层深连续变化，无突变区，在原Ｔｉ沉积层与基材轴承钢发生反冲增强扩散现象。     

9Cr18轴承钢氮等离子体浸没离子注入表面改性工艺及机理的研究

采用不同怕等离子体浸没离子注入工艺对９Ｃｒ１８轴承钢进行了氮离子注入,结果发现,不同条件下的氮离子注入均能显著提高９Ｃｒ１８钢表面的显微硬度和耐磨性,同时耐磨蚀性也明显改善。实验分析结果表明、氮离子注入后试样表面形成了大量的氮化物相,它们在改善材料表面特性中起到了关键的作用。