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  利用磁过滤阴极电弧镀在硬质合金上沉积厚度约2~3 μm的TiAlN薄膜,并用MEVVA源离子对TiAlN薄膜注入金属离子V+和Nb+。应用北京同步辐射装置（BSRF）的同步辐射光源,采用掠入射X射线衍射（GIXRD）的方法对TiAlN薄膜表面离子注入层的微观结构进行分析研究。结果表明：未经过离子注入的TiAlN薄膜主要组成相是没有择优取向的Ti3AlN伴有少量AlN,而较小剂量(1×1017 ions/cm2)的离子注入都可以使Ti3AlN产生（111）上的择优取向和细化晶粒,且AlN消失;当离子注入的剂量达到5×1017 ions/cm2时,注入V+的Ti3AlN择优取向变为（210）,并产生TiN相;注入Nb+ 的各个衍射峰完全消失,说明TiAlN薄膜表面离子注入层被非晶化,结合透射电镜的研究结果,观察到非晶层的厚度约为80~100 nm。     

同步辐射掠入射X射线衍射法研究TiA1N薄膜离子注入层的微观结构

利用磁过滤阴极电弧镀在硬质合金上沉积厚度约2～3μm的TiA1N薄膜,并用MEVVA源离子对TiA1N薄膜注入金属离子V+和Nb+.应用北京同步辐射装置(BSRF)的同步辐射光源,采用掠入射X射线衍射(GIXRD)的方法对TiA1N薄膜表面离子注入层的微观结构进行分析研究.结果表明:未经过离子注入的TiA1N薄膜主要组成相是没有择优取向的Ti3AlN伴有少量A1N,而较小剂量(1×1017ions/cm2)的离子注入都可以使Ti3AlN产生(111)上的择优取向和细化晶粒,且A1N消失;当离子注入的剂量达到5×1017ions/cm2时,注入V+的Ti3AlN择优取向变为(210),并产生TiN相;注入Nb+的各个衍射峰完全消失,说明TiA1N薄膜表面离子注入层被非晶化,结合透射电镜的研究结果,观察到非晶层的厚度约为80～100 nm.     

Nb+C����ע��Ź�����յ绡��TiAlN��Ĥ�о�

 利用MeVVA离子源技术对阴极磁过滤真空弧沉积的TiAlN薄膜进行了不同注入剂量的Nb及Nb+C离子注入。采用EDS、TEM、GIXRD、显微硬度等测试方法研究了离子注入剂量对于薄膜微观结构和性能的影响。结果表明,注入剂量为Nb5×1017 ions/cm2+C5×1017 ions/cm2时,Nb在TiAlN薄膜内的注入投影射程为130nm;在薄膜表层形成厚度约50nm的非晶与纳米晶的复合结构;在次表层,晶粒发生局部扭曲变形。随着离子注入剂量的增加,薄膜与基底的复合硬度由HV1900增加到HV3000,在高剂量离子注入条件下,薄膜的硬度提升更为显著。     

Nb+C离子注入磁过滤真空电弧镀TiAlN薄膜研究

利用MeVVA离子源技术对阴极磁过滤真空弧沉积的TiAlN薄膜进行了不同注入剂量的Nb及Nb+C离子注入。采用EDS、TEM、GIXRD、显微硬度等测试方法研究了离子注入剂量对于薄膜微观结构和性能的影响。结果表明,注入剂量为Nb 5×1017ions/cm2+C 5×1017ions/cm2时,Nb在TiAlN薄膜内的注入投影射程为130 nm;在薄膜表层形成厚度约50 nm的非晶与纳米晶的复合结构;在次表层,晶粒发生局部扭曲变形。随着离子注入剂量的增加,薄膜与基底的复合硬度由HV 1 900增加到HV 3 000,在高剂量离子注入条件下,薄膜的硬度提升更为显著。     

离子注入304不锈钢表面耐腐蚀性的研究

采用先进的等离子注入技术,对304不锈钢分别进行N、Ti、Al离子注入,对比研究了304不锈钢注入不同种离子后的表面耐腐蚀性。研究了离子注入后各试样的表面微观形貌、物相成分和电化学腐蚀性。结果表明:离子注入304不锈钢的表面组织平整、致密。但随着注入剂量的增大,表面光洁度降低,形成多孔形貌;适量的离子注入剂量可获得非晶态注入层,形成单相过饱和固溶体,提高不锈钢的耐腐蚀性;相较两种注入剂量,剂量为5×10~(17)ions/cm~2的各离子注入试样,耐腐蚀性提高;而相同剂量的各离子注入试样,Ti离子注入的效果最好,相比304不锈钢基材,耐腐蚀性能约提高了72%(剂量为5×10~(17) ions/cm~2),其次是注入N,耐腐蚀性约提高了59%(剂量为5×10~(17)ions/cm~2)。     

Mo+C离子注入多弧离子镀TiN薄膜研究

Mo+C离子注入TiN薄膜后,在TiN薄膜注入层形成纳米纤维结构.纳米纤维丛排列整齐,结构完整,长度较长,均匀弥散在TiN晶体中.在距离表面深度为50～150 nm的区域,也能够产生TiN纳米纤维,但长度较短,排列基本规则.能谱分析显示,注入能量为80 keV的Mo离子注入TiN薄膜表面内的注人投影射程为50 Tim左右,但离子注入的影响区域远大于投影射程;新生成的纳米纤维丛为富Mo相,Mo含量为17%～25%.Mo+C二元注入的表面强化效果优于Mo一元注入,较高剂量的Mo+C注入条件下,TiN薄膜表面显微硬度更高.     

氮离子注入TiNi形状记忆合金表面改性

采用1×1016ions/cm2的注入剂量对TiNi形状记忆合金进行氮离子注入,注入加速电压为50 keV。采用X射线衍射和X射线光电子能谱对氮离子注入前后TiNi形状记忆合金表面的物相以及化学成分进行了分析。结果表明,氮离子注入前后TiNi合金表面都被氧化。氮离子注入前TiNi形状记忆合金表面存在少量TiO2、Ti3O5和Ti2O3。氮离子注入后的TiNi形状记忆合金表面有TiN新相生成,且在氮离子注入后的TiNi形状记忆合金表面还存在少量TiO2、Ti3O5。     

Si����ע���TiN��Ĥ��΢�۽ṹ����ѧ���ܵ�Ӱ��

采用MEVVA离子源技术对由磁过滤阴极真空电弧沉积的TiN薄膜注入不同剂量的Si元素,利用XPS和纳米硬度仪表征Si离子注入后化学成分、元素键合状态以及硬度的变化。结果表明,Si离子注入后,薄膜表面硬度得到提高,5×1016 ions/cm2的样品硬度峰值从27.18GPa增加到39.85GPa,随着注入剂量的增加,纳米硬度峰值有下降的趋势,1×1017 ions/cm2的样品硬度峰值为33.27GPa,但表面改性层的深度增加,纳米硬度在一定的深度范围内得到了整体的提高。离子注入使薄膜表面层的弹性模量显著提高,表层弹性模量随注入剂量的增加而提高。并且由于Si元素的注入,形成了新的微结构相Si3N4,新相的含量与注入剂量有关。     

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     

N^＋离子注入TiNi形状记忆合金的微观表面分析

对TiNi形状记忆合金N+离子注入后进行了XRD分析以及XPS分析.N+离子注入的能量为75keV,束流为16.3μA/cm2,注量分别为3×1017N+cm-2和8×1017N+cm-2,注入过程中温度低于200℃.XRD和XPS分析结果都表明N+离子注入试样后以TiN的形式存在;且由于离子注入时的真空度较低,在注入层的表面也形成了少量的TiO2;由于Ni的溅射系数比Ti的大,在试样XPS宽程扫描图中,没有出现Ni的信号.     

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。     

离子注入对LaFe11.6Si1.4合金的缓蚀及其机理研究

目的通过表面Cr离子注入在LaFe_(11.6)Si_(1.4)合金表面生成一层具有耐蚀作用的保护层,从而提高合金的耐腐蚀性能。方法采用表面离子注入法,分别在注入电压为20、30、40 k V,注入计量为5×10~(16)、10×10~(16)、50×10~(16) ions/cm~2的条件下注入Cr离子。利用扫描电子显微镜及X-射线衍仪对合金的表面形貌、组织结构及成分进行了分析,通过电化学方法对合金表面离子注入后的耐腐蚀性进行了研究。结果当Cr离子的注入电压为40 k V,注入剂量为5×10~(16)、1×10~(17)、5×10~(17) ions/cm~2时,合金的开路电位分别是-0.585、-0.584、-0.57V(vs.SCE)。当Cr离子的注入剂量为5×10~(17) ions/cm2,注入电压为20、30、40 k V时,合金的开路电位分别是-0.63、-0.61、-0.57 V(vs.SCE)。可以看到,随着Cr离子注入计量和注入电压的增加,合金表面的腐蚀电位正向移动,耐腐蚀性提高。结论 Cr离子注入能够显著提高合金的耐腐蚀性,分析认为主要是由于合金表面生成了一层具有耐腐蚀性能的Cr_2O_3钝化层。此外,由于注入离子的轰击导致表面La(Fe,Si)13相分解生成α-Fe,也提高了合金的电极电位,增强了耐腐蚀性。     

Effects of titanium-implanted pre-treatments on the residual stress of TiN coatings on high-speed steel substrates

This investigation examined how titanium ion implantation pre-treatment affects the residual stress of TiN coatings on M2 high-speed steel. Ions were implanted by metal plasma ion implantation. The adhesion strength of the TiN coatings was enhanced by pre-treatment that implanted Ti into the M2 tool steel substrate. The implanted substrate functioned as a buffer layer between the deposited TiN and the tool steel substrate, resulting in variations of the residual stress. The residual stress determined by glancing-angle XRD demonstrates that the deposited TiN films on ion-implanted substrates exhibited reduced compressive stress, from − 3.95 to − 2.41 GPa, which corresponded to a decrease in the grain size of the TiN films. The texture of the TiN film was clearly transformed from the preferred orientation of (220) to (111), subsequently enhancing wear resistance against a tungsten ball.     

SURFACE MODIFICATION OF TITANIUM FILMS WITH SODIUM ION IMPLANTATION： SURFACE PROPERTIES AND PROTEIN ADSORPTION

Sodium implanted titanium films with different ion doses were characterized to correlate their ion implantation parameters. Native titanium films and ion implanted titanium films were characterized with combined techniques of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), atomic force microscopy (AFM), and light microscopy (LM). The surface presented increased sodium concentration on treated titanium films with ion dose increasing, except for the group with the highest ion dose of 4× 1017 ions/cm2. XPS depth profiling displayed that sodium entered titanium film around 25-50 nm depth depending on its implantation ion dose. AFM characterization showed that sodium ion implantation treatment changed the surface morphology from a relatively smooth titanium film to rough surfaces corresponding to different implantation doses.After sodium implantation, implanted titanium films presented big particles with island structure morphology. The surface morphology and particle growth displayed the corresponding trend.Fibrinogen adsorption on these titanium films was performed to correlate with the surface properties of treated titanium films. The results show that protein adsorption on ion-implanted samples with dose of 2 × 1017 and 4 × 1017 are statistically higher (p ＜ 0. 01) than samples treated with dose of 5×1016 and 1 ×1017, as well as the control samples.     

钇和铈离子注入纯锆的腐蚀行为研究

为了研究铈,钇离子注入对纯锆耐蚀性的影响,纯锆样品用MEVVA源以40 kV注入1×1016 ions/cm2至1×1017 ions/cm2剂量的钇和铈,注入最高温度约为150℃.用X光电子谱仪(XPS)分析注入表层元素的价态;在1 mol/L硫酸溶液中3次极化测量来研究注入样品的耐蚀性.对于钇离子注入,当注入剂量大于5×1016 ions/cm2时,注入样品的耐蚀性显著提高.用掠角X射线衍射(GAXRD)研究氧化膜中由于铈离子注入发生的相转移.三次极化测量表明注铈样品与空白样品相比,耐蚀性下降许多.最后分别对注入钇和铈样品的腐蚀行为机理进行了探讨.     

EFFECT OF CERIUM ION IMPLANTATION ON THE AQUEOUS CORROSION BEHAVIOR OF ZIRCONIUM

1.IntroductionBecause of the low thermal neutron capture cross section, adequate mechanical properties and good corrosion resistance, zirconium and its alloys are often specified for engineering in the nuclear industry. For example, it can serve as fuel cladding and core structure material. However, with the concept of high burn-up developing, enhancement of performance of zirconium and its alloys increasingly required. It is well known that ion beam surface processing (IBP) techniques can s…     

聚苯醚金属离子注入改性层的硬度和磨擦学性能

为研究离子注入技术对聚苯醚（PPO）的表面硬度和耐磨性的提高效果,分别将3种剂量（2×1015 cm－2、1×1016 cm－2和1×1017 cm－2）的Al、Ti 、Fe离子注入PPO。纳米硬度测量显示,1×1016 cm－2 Ti离子注入PPO后其硬度由0.369 GPa增至1.433 GPa,离子注入使PPO表面形成一层交联层,导致其硬度提高。磨损实验表明,3种离子注入后均可使PPO的耐磨性提高,摩擦因数下降;其中1×1016 cm－2 Ti离子注入PPO的磨损体积降为原来的0.4%,摩擦因数下降了40％。红外光谱分析表明,离子注入后PPO表面形成羟基和羰基等新的基团,羟基的形成主要与表面微量吸水有关。电子自旋共振(ESR)分析显示离子注入可以形成自由基,离子注入诱发交联的方式主要为自由基交联。