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。     

Gd离子注入对固溶态Mg-Nd-Sr-Zr合金生物腐蚀行为的影响

对固溶态Mg-Nd-Sr-Zr合金进行了钆(Gd)离子注入改性处理;采用SRIM 2008软件对Gd离子注入过程进行了模拟分析;采用光学显微镜(OM)观察了镁合金的显微组织,并利用X射线衍射仪(XRD)分析改性层中的物相组成,同时结合X射线光电子能谱(XPS)表征改性层中化学成分与元素价态,采用电化学实验及析氢实验评价了基体镁合金与注入镁合金在模拟体液(SBF)中的生物腐蚀行为。结果表明:Gd离子注入有助于提高固溶态Mg-Nd-Sr-Zr合金在SBF中耐生物腐蚀性能,且当注入剂量为2.5×10~(16)cm~(-2)时,注入镁合金的耐生物腐蚀性能最佳。     

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)。     

TC4合金表面全方位离子注入Ag的耐摩擦磨损和抗腐蚀性能

为改善TC4合金表面的耐磨性能和抗腐蚀性能,用等离子体浸没离子注入(PIII)技术在合金表面注入不同剂量的金属银.采用XRD、XPS、AES等方法分析改性层的元素浓度分布和化学组成,研究Ag离子注入后试样表面的耐摩擦磨损性能、抗腐蚀性能、纳米硬度和弹性模量.结果表明,表面改性层中主要存在Ag相,同时含有少量的TiAg;处理后注入剂量为1×10~(17) ions/cm~2试样的纳米硬度和弹性模量分别提高62.5%和54.5%;磨损面积减小57.6%;摩擦系数由基体合金的0.78下降到0.2.在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电位升高,腐蚀电流密度明显减小,耐蚀性得到了显著改善.     

离子注入碳钢在NaCl—Na2SO4溶液中的腐蚀行为

用电化学测试技术研究经Cr,Mo和Al离子注入表面改性碳钢在NaCL-Na_2SO_4溶液中的腐蚀行为。结果表明,Cr和Mo离子复合注入改性表面在O.5molL~(-1)NaCl-0.5molL~(-1)Na_2SO_4溶液中对减缓腐蚀和改善钝化性能很有效果。Al离子注入使改性表面的耐蚀性变劣。     

非晶态金属抗腐蚀涂层

非晶态金属是一种新型的抗腐蚀材料,具有极好的抗腐蚀性能,某些非晶态合金的腐蚀速率低于1微米/年。目前主要采用溅射、离子镀、电解沉积、激光熔化法和离子注入等方法制取非晶态金属涂层。它可提高各种金属材料的抗腐蚀能力,有利于节省铬和其它稀贵合金元素。     

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。     

离子注入在医用钛及其合金表面改性中的应用

钛及其合金因具有较好的耐蚀抗磨性、生物活性、生物相容性以及在生理环境中的无毒性,成为医用领域中最常用的一种金属材料。但是,钛及其合金自身无抗菌性,表面摩擦因数大,抗塑性剪切能力低,且长期服役中易被环境污染和易于磨损失效,这些特性在一定程度上限制了其应用领域的扩展。因而,学者常采用离子注入技术对医用钛及其合金进行表面改性,以提升其表面性能,延长其制件服役寿命和扩展材料应用范围。研究表明,单一元素离子注入对提升钛及其合金的医用性能不够理想,因而学者采用金属+非金属、金属+金属离子进行复合注入,旨在提升改性层减摩抗磨、耐蚀性能的同时,增强改性层的生物活性及服役过程中的抗菌性。另外,对现有研究展开分析与综述后,提出了对医用钛及其合金的离子注入改性,将朝着进一步深入理论、模拟研究,多复合离子(特别是金属+金属+非金属复合离子)注入研究,高性能离子注入设备研发及其离子注入参数拟定与优化等方面发展。     

八十年代表面处理新技术——离子注入工艺(二)

三、离子注入改善金属表面的机械性能离子注入在金属材料改性中的作用有两方面: 1.是改善金属材料表面的机械和物理化学性能; 2.是研究金属原子运动的基本过程,制备新的合金、亚稳相及非晶态合金等。磨损问题是工业上材料及能源消耗的重大问题。据英国调查,在500多种典型的零件、工件中,于磨损而报废的竟达80％,运用摩擦学知识,每年可节约10亿英磅。美国每年消耗在材料方面的费用高达600亿美元。英国是最早开始离子注入金属材料改性     

镍基高温合金M17和M38G的电化学腐蚀行为研究

采用电化学方法、扫描电镜、能谱分析等技术,研究了常温下镍基高温合金M17和M38G在NaCl溶液和含S2O2-3的NaCl溶液中的腐蚀行为.结果表明,在含质量分数为3.5% NaCl的溶液中,M17和M38G均会遭受严重的点腐蚀;向NaCl溶液(NaCl质量分数为3.5%)添加Na2S2O3(Na2S2O3质量分数为1.5%)后,由于溶液中的S2O2-3在试样表面活性点与Cl-竞争吸附并与H 结合,使两种合金的点蚀均受到抑制;M38G中存在微量的Nb、Ta、Mo等元素使得M38G合金在NaCl溶液中的耐腐蚀性能明显优于M17合金.     

Ti-2Al-2.5Zr合金N+离子注入表面XPS和XRD分析

Ti-2Al-2.5Zr合金中注入能量为75keV的N+离子, 注入剂量为3×1017/cm2和8×1017/cm2, 注入过程样品的温度低于200℃. N+离子在Ti-2Al-2.5Zr合金中的射程借助TRIM 96程序计算为1222. 注入后的样品用X射线衍射方法(XRD)以及光电子能谱方法(XPS)进行分析. XRD衍射谱表明有新相生成, 经分析为TiN和TiO2, 但这些新相的峰非常微弱, 很难区分. XPS宽程扫描谱表明注入后样品表面主要为Ti, C, N和O. XPS关于Ti2p和N1s窄程扫描谱表明N+离子注入后在合金表面确实形成了TiN和TiO2.     

非晶态合金(Fe_(1-x)V_x)_(84)B_(16)的低温电阻率反常

在非晶态合金中,低温电阻率极小与极大值现象不仅在稀释合金中存在,而且在强铁磁性的非晶态合金中也普遍出现。我们在Fe-Cr-B,Fe-Mo-B及Fe-W-B系列中曾作了报道。本文将报道元素V对非晶态(Fe_(1-x)V_x)_(84)B_(16)合金低温电阻率的影响,并用类Kondo效应、RKKY相互作用和局部自旋涨落效应解释了不同温区的电阻率散射机制。一、实验非晶态(Fe_(1-x)V_x)_(84)B_(16)合金(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08及0.1)采用单辊急冷法制备,带厚20—30μm,带宽约1mm。经x射线衍射结     

氮离子注入的Ti6Al4V表面分析

利用表面分析技术(AES,XPS,SIMS)研究了经氮离子注入的外科植入材料Ti6Al4V表面成分与键合态,用轮廓仪的测量结果计算了氮离子注入深度及注入氮离子的Ti6Al4V的刻蚀速率。考虑到该合金的基体效应,对AES的定量结果进行了修正。结果表明,注入到合金中的氮离子与合金中的Ti形成高硬度的TiN,N的分布近似为Gauss形式,注入总深度约为350nm,在距表面约140nm处氮量最大,N与Ti的浓度比可达1.1。     

Nb离子注入对Zr-4合金耐蚀性能的影响

为了研究Nb离子注入对Zr-4合金电化学腐蚀性能的影响,对Zr-4合金试样表面进行不同剂量的Nb离子注入并测定其在1NH2SO4水溶液中的极化曲线,然后使用扫描电子显微镜(SEM)对极化实验后的试样表面形貌进行了观察。结果表明,Nb离子注入能够改善Zr-4合金的耐腐蚀性能,而且改善的程度与注入离子的剂量有关。同时使用X射线光电子能谱分析(XPS)对试样的表层成分和价态进行了分析,发现在注量为5×1016ion/cm2和1×1017ion/cm2的条件下,Nb和Zr在试样表层以Nb2O5和ZrO2的形式存在;而在注量为2×1017ion/cm2的条件下,则以Nb2O5,NbO和ZrO2的形式存在。     

LOW TEMPERATURE RESISTIVITY ANOMALY FOR AMORPHOUS (Fe_(1-x)V_x))_(84)B_(16) ALLOYS

<正> 在非晶态合金中,低温电阻率极小与极大值现象不仅在稀释合金中存在,而且在强铁磁性的非晶态合金中也普遍出现。我们在Fe-Cr-B,Fe-Mo-B及Fe-W-B系列中曾作了报道。本文将报道元素V对非晶态(Fe_(1-x)V_x)_(84)B_(16)合金低温电阻率的影响,并用类Kondo效应、RKKY相互作用和局部自旋涨落效应解释了不同温区的电阻率散射机制。 一、实验 非晶态(Fe_(1-x)V_x)_(84)B_(16)合金(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08及0.1)采用单辊急冷法制备,带厚20—30μm,带宽约1mm。经x射线衍射结     

Al离子高温注入Fe靶的表面合金化研究

利用能量120 keV的Al离子注入250和500℃的Rj靶,研究了高温注入条件下Fe靶表层合金化过程.Fe靶表 层A1的浓度一深度分布和相结构分别采用Rutherford背散射谱(RBS)和X射线衍射谱(XRD)分析.实验结果表明:注 入剂量为1×10"cm一。时, AI离子注入250和500℃Fe靶的注入深度分别为180和200 nrn,峰值浓度均为10％(原子 分数).离子注入层中形成了金属间化合物AllaFe4相,同时记录到少量残留氧造成的氧化物A1Ee03相.利用有效形成热模型 合理解释了Al离子高温注入Fe靶的合金相形成规律,利用相应金属离子高温注入金属靶传质模型可获得与实验相符的结果.     

注入Ce+对预氧化的Ni20Cr合金1050℃氧化行为的影响

研究了Ni20Cr及经预氧化处理后的合金表面离子注入Ce^＋在1050℃空气中的氧化行为。结果表明，经0.5h和1h预氧化处理后的合金离子注入对其氧化行为的影响与合金表面直接注入的作用类似，可降低合金氧化速度和改善氧化膜粘附性，但所起作用的程度略有不同。     

离子注入Y~ 对Ni30Cr定向凝固合金氧化膜界面缺陷与剥落机制的影响

用AE技术和SEM研究了离子注入Y＋(1×1017Y ／cm2)对Ni30Cr走向凝固合金1000℃形成的氧化膜在冷却过程中的破裂行为的影响结果表明：合金的横向和纵向虽具有不同的显微结构，但表面氧化膜的破裂行为相似．未注Y 合金氧化膜在冷却过程中发生了开裂和剥落，裂纹萌生于合金晶界及膜／合金界面的空洞处，以后扩展至膜内，导致膜发生剥落离子注入Y 显著改善了氧化膜的抗剥落性能．注入Y 明显减少了界面缺陷的数量及减小了缺陷的平均尺寸．     

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，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。     

尺寸因素在非晶态合金形成中的作用

本文提出在非晶态合金的形成中,元素的原子半径采用实测的原子间距之半来衡量。在总结归纳大量实验资料的基础上发现二元或多元非晶态合金,其组成元素的尺寸因素(ΔR/R_i)都大于9%(个别例外)。分析了影响形成二元非晶态合金的因素,得到了形成二元非晶态合金的必要条件为: |(Z/(r_k))_B (δxp)_A(xpA-xp B)ΔR/R_1| ≥0.09对于用液态淬火法形成的非晶态合金,其准确度达到90%。