Ti6A14V的射频激励等离子体浸没离子注入

本文利用电感耦台的射频激蛐产生的氨等离子体对Ti6A14V进行等离子体浸没离子注入．处理结果发现，随射频功率及氨离子注入剂量增加，Ti6A14V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，最佳注入剂量电相应变化；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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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.     

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。     

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     

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。     

等离子体基离子注入氮对铝合金耐磨性的影响

利用等离子体基离子注入技术对硬铝ＬＹ１２和锻铝ＬＤ１０两种材料通过改变注入脉宽、频率、时间和电压等参数进行氮离子注入,注入剂量范围为２×１０１７～１×１０１８Ｎ＋／ｃｍ２。利用低角Ｘ射线衍射法（ＧＩＸＲＤ）分析氮离子注入层的相结构。在此基础上进行了显微硬度和摩擦磨损试验。由于氮离子注入铝合金能形成硬质的ＡｌＮ析出相,合金表面硬度及耐磨性都得到改善,随着注入脉宽、频率、时间和电压的增加,铝合金表层硬度及耐磨性也相应提高。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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     

氟离子注入纯Ti表面改性对成骨细胞Ⅰ型胶原形成和表达的影响

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-63Ⅰ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48h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．