钛离子注入对AZ31镁合金表面力学性能及耐蚀性的影响

对AZ31镁合金表面进行了钛离子注入试验,研究了钛离子注入对于镁合金表面改性层的影响。通过XRD、XPS研究了改性层的相结构和元素分布,通过硬度和摩擦磨损试验研究了改性层的力学性能。结果表明,经过钛离子注入之后,改性层中并无新相生成;当注入剂量为2.5×1017ion/cm2时,改性层深度可以达到160 nm,改性层中Ti呈高斯分布,存在形式从外到内为TiO2向Ti过渡。经过钛离子注入之后,镁合金表面硬度大大提高;改性层的摩擦因数并没有降低,但是耐磨性有所提高。随钛离子注入剂量的增加,改性层的耐腐蚀性能呈先上升后下降趋势。     

Ta离子注入Ti6Al4V合金耐磨性研究

用5种Ta离子注入剂量(1.2×1016、3×1016、1.5×1017、3×1017、4.5×1017 ions/cm2)对Ti6Al4V合金进行离子注入表面改性.采用纳米硬度计测量Ta离子注入前后Ti6Al4V合金表面硬度随压入深度的变化,利用多功能摩擦磨损试验机研究Ta离子注入前后Ti6Al4V合金材料的耐磨性,利用X射线衍射技术研究Ta离子注入前后Ti6Al4V合金表面的物相分布.结果表明,除Ta离子注入剂量为3×1017 ions/cm2外,Ta离子注入Ti6Al4V合金硬度有一定的提高;Ta离子注入Ti6Al4V合金摩擦系数降低;除Ta离子注入剂量为3×1017 ions/cm2外,Ta离子注入Ti6Al4V合金的耐磨损性能得到了改善.摩擦系数降低和硬度提高、Ta离子注入的固溶强化、单质Ta新相的弥散强化改善了Ti6Al4V合金的耐磨损性能.     

Ti离子注入H13钢表面改性研究

利用MEVVA源强流离子注入机将Ti离子注入到H13钢表面,注入剂量和离子能量分别为0.5×1017~5.0×1017ions/cm2和105keV。利用TR IM2003程序模拟计算饱和注入剂量;通过显微硬度仪、磨损试验机、电化学测试系统和扫描电镜测试了注入前后H13钢的表面硬度、磨损性能、摩擦系数和耐蚀性。利用SEM、AES、XPS和EDX等分析手段对注入前后的材料表面形貌、注入元素的化学价态及浓度分布等进行分析。借助XPS考察了注入表面层钛元素的化学状态。结果表明,Ti离子注入显著提高了H13钢的表面硬度、耐磨性和耐蚀性,减轻了磨粒磨损;减轻了表面层铁元素的氧化。通过所测主要性能可知,利用钛离子注入改善H13钢较为经济有效的注入参数分别为1.0×1017ions/cm2和105keV。     

铜离子注入Ti6Al7Nb合金的表面改性研究

使用MEVVA强流金属源离子注入机对Ti6Al7Nb合金表面注入能量为80keV、剂量分别为0.5×1017,1×1017,2×1017,4×1017ions/cm2的铜离子,计算得到铜离子饱和注入量为2.15×1017ions/cm2。研究了注入的铜离子对Ti6Al7Nb合金腐蚀性能、显微硬度和磨损行为的影响,采用覆膜法研究了铜离子注入后试样对金黄色葡萄球菌的抗菌性能,并分析了注入剂量与抗菌性能的关系。结果表明,Ti6Al7Nb合金的硬度和耐磨性随着注入剂量的增加而提高,点蚀电位随着注入剂量的提高而下降。抗菌试验显示当注入量达到饱和注入量时,试样的抗菌率达到99%以上。     

Ti2AlNb基O相合金双辉等离子渗碳层摩擦磨损性能

利用双层辉光等离子表面合金化技术在Ti2AlNb基O相合金表面进行渗碳处理,采用SEM、EDS、XRD、硬度仪及摩擦磨损试验机对其组织成分、元素分布、相组成、硬度及耐磨性能进行研究.结果表明,在Ti2AlNb基O相合金表面形成了约30μm的渗碳层,渗碳层表面硬度为1053 HV0.1,且硬度随渗层厚度梯度递减.渗碳层和基体平均摩擦因数分别为0.4和0.75,渗碳层比磨损率为基体比磨损率的1/17.双层辉光等离子渗碳技术明显提高了Ti2A1Nb基O相合金的耐磨性.     

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     

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。     

Ti6Al4V合金表面Ti(C,N)改性层的摩擦性能

利用双层辉光等离子表面冶金技术,以石墨为源极,Ti6Al4V为阴极,一定比例的氮气和氩气为载气,在其表面形成Ti(C,N)改性层。观察分析了改性层的成分、显微组织及相结构,评价了其纳米硬度和室温干滑动磨损条件下的摩擦磨损性能。结果表明:改性层主要组成相为Ti(C0.3N0.7);碳、氮元素分布由表及里呈梯度分布;改性层纳米硬度高达41 GPa,较基体明显提高;在室温干摩擦磨损条件下,改性层与基体相比,摩擦因数由0.45降低到0.28,比磨损率也大大下降,表现出优异的耐磨减摩性能。     

奥氏体不锈钢离子注入表面改性的研究

采用D/MAX-ⅢB型X射线衍射仪、原位纳米力学测试系统、LKDM-2000型摩擦磨损仪,S-3000N型扫描电子显微镜和CHI660A电化学工作站对经C、N离子注入的1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢的组织及耐磨性、耐蚀性进行了较深入的研究.结果表明,1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢经离子注入后,注入层硬度提高,摩擦系数降低,耐磨性提高,抗腐蚀性增强;注入N+的剂量为2.44×1017ions/cm2时,注入层的硬度最高,耐磨、耐蚀性最好,性能最佳.     

纯钛表面渗硼层的制备及其性能

通过熔盐渗硼法在纯钛表面制备了渗硼层以改善表面性能,并对渗硼层进行XRD、SEM、WDS、纳米硬度、耐磨性等测试。结果表明:渗硼层物相主要为Ti B和Ti B2,最外层为连续均匀的Ti B2,次外层为晶须状、颗粒状的Ti B;随渗硼时间延长,渗硼层厚度增加,渗硼层厚度变化范围为11~24μm,渗硼层纳米硬度变化范围为13~23 GPa,渗硼试样的摩擦因数变化范围为0.16~0.33,较纯钛耐磨性显著增强。     

N / Ti / Al 离子注入 304 不锈钢的耐磨性

目的研究N,Ti,Al离子注入对304不锈钢耐磨性的影响规律,为304不锈钢材料的改良提供参考。方法采用等离子注入技术,在不同剂量下对304不锈钢分别进行N,Ti,Al离子注入,对离子注入后的试样进行表面微观形貌观测、表面硬度测试、摩擦磨损性能测试,并与304不锈钢基材进行对比。结果 304不锈钢经3种离子注入后,均能获得平整、致密,没有裂纹,具有一定光洁度的表面组织,但是注入剂量增大会引起表面起泡现象,形成多孔形貌,光洁度降低。此外,3种离子注入均能提高304不锈钢的表面硬度,且高剂量注入试样的硬度比低剂量注入试样更高,相较而言,N离子注入使表面硬度的提高更明显。相比未注入基材,注N与注Ti表面层的摩擦系数均变小,注Al表面层的摩擦系数反而变大,但磨损量都明显降低。高剂量注N、注Al试样的耐磨性均高于低剂量注入试样,而高剂量注Ti试样的耐磨性低于低剂量注入试样,但仍好于注N、注Al试样。结论在相同实验条件与注入工艺下,N离子注入对表面硬度提高最显著(剂量为5.0×1017ions/cm2),约提高41%;Ti离子注入对耐磨性提高最显著(剂量为3.0×1017ions/cm2),约提高6倍。     

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。     

Improvement of tribological behavior of a Ti-Al-V alloy by nitrogen ion implantation

The tribological properties especially wear and hardness of a Ti-Al-V alloy with nitrogen implantation (energy 60 keV) were investigated. The implantation was carried out at fluences range from 1×1016 to 4×1017 ions/cm2. Glancing angle X-ray diffraction (GAXRD) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analyses were performed to obtain surface characterization of the implanted sample. The unimplanted and implanted samples were also annealed at 600 ℃ in order to understand the influence of annealing on the tribological properties of Ti-Al-V. The hardness shows significant improvement at the higher fluence. After annealing at 600 ℃, the friction coefficient exhibits a relative decrease for the nitrogen-implanted samples. In addition, the wear rates of the implanted samples exhibits a great decrease after annealing at 600 ℃. Nature of the surface and reason for the variation and improvement in wear resistance were discussed in detail.     

Friction and wear properties of N+ ion implanted nylon 1010

The PA1010 was implanted with 450 keV N ions to three doses of 5× 1014 cm-2 , 2.5× 1015 cm-2 and 1.25 × 1016 cm-2. The friction and wear behaviors of the ion implanted PA1010 disks rubbing with two ceramic (ZrO2 and Si3N4) balls were studied using a pin-on-disk tribometer under dry friction. The results shows that the wear resistance of PA1010 is increased with the increasing implantation doses. The adhesion, plastic deformation and plow groove are wearing mechanisms for un-implanted PA1010, while abrasive wear for implanted PA1010.     

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.     

离子注入对尼龙66机械性能的影响

用离子注入技术来提高尼龙６６的表面硬度和耐磨性。Ｃ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｎｉ５种离子单独被注入尼龙６６、每种离子的剂量分别为２＊１０＾１５ｉｏｎｓ／ｃｍ＾２、１０＾１６ｉｏｎｓ／ｃｍ＾２、５＊１０＾１６ｉｏｎｓ／ｃｍ＾２或１０＾１７ｉｏｎｓ／ｃｍ＾２。磨损实验表明,５种离子注入后均可使尼龙６６的耐磨性提高,其中Ａｌ离子注入后改性效果最好,１０＾１７ｉｎｏｓ／ｃｍ＾２Ａｌ离子注入后尼龙６６的耐磨性提高     

Fretting wear behavior of nitrogen implanted Zircaloy-4 alloy

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＺｉｒｃａｌｏｙ 4ｉｓｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｆｏｒｆｕｅｌｃｌａｄｄｉｎｇｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｄｗａｔｅｒｒｅａｃｔｏｒｓ (ＰＷＲ ) ,ｂｅｃａｕｓｅｉｔｈａｓａｌｏｗｔｈｅｒｍａｌｎｅｕｔｒｏｎｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎ ,ｅｘｃｅｌｌｅｎｔｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ,ａｄｅｑｕａｔｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄ ｇｏｏｄｆｏｒｍａｂｉｌｉｔｙ .Ｉｎａｎｕｃｌｅａｒｒｅａｃｔｏｒｈｅａｔｇｅｎｅｒａｔｅｄｉｎｔｈｅｆｕｅｌｅｌｅｍｅｎｔｉｓｅｘｔｒａｃｔｅｄｂｙｐｕ…     

Aluminum ion beam surface modification of elastic metallic-plastic pads for improving tribological properties

1INTRODUCTION Theelasticmetallic plasticpads(EMP)arewidelyusedinverticalelectricmachinesofhydro powerplants.ThesurfacematerialofEMPis PTFE.ThePTFEhaslowfrictioncoefficientand excellentinsulativity,butthestrength,hardnessandwear resistantpropertiesarenotsatisfacto ry[1].Inordertoimprovethestrength,hardness andwear resistantcharacterofPTFE,somephysi calcomminglingmethodsareused[24].Inrecentyears,therehasbeenever increasing interestinthesurfacemodificationofpolymerstoimprovetheirchemi…     

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。