双重离子注入钢表面钝化层的形成和抗腐蚀特性

利用金属离子与碳离子双注入可在金属表面形成陶瓷化的复合层,取得了抗腐蚀和抗磨损优良特性,研究了注入剂量和束流密度对这种复合层结构的影响,X射线分析结果表明,双注入可形成金属合金相和碳化物的钝化复合层,电化学测量和扫描电子显微镜观察表明,金属离子注入可明显地改善H13钢表面抗腐蚀特性,Mo C和Ti C双注入则此Mo和Ti单注入抗腐蚀和抗磨效果好得多,碳和金属离子双注入顺序对腐蚀特性也有明显的影响,研究表明,先注入碳后注入金属效果更好。随束流密度的增大,改性效果增强,注入后退火可形成陶瓷化的复合层,抗腐蚀效果进一步得到提高。     

V和C双注入钢纳米结构和抗磨损特性

介绍了V C双重离子注入钢的合成纳米结构、相交和抗磨损机制。研究表明，V C离子注入可使H13钢表面的硬度提高70％，摩擦系数下降52％，适合于工业应用。探索了改善H13钢表面摩擦学特性的新方法和途径，并探索了工业化应用前景。     

注钼H13钢的抗磨损机理研究

利用MEVVA源(金属蒸汽真空弧离子源)引出的强束流脉冲钼离子对H13钢进行了不同束流密度的离子注入。加速电压是48kV,剂量为2×10~(17)cm~(-2),束流密度在25至68μA.cm~(-2)间。x衍射分析证明在注入层内可形成MO_2C相。磨损试验证明:注钼H13钢的磨损特性随着束流的变化而变化。最后指出了MEVVA源在材料表面改性方面的应用前景。     

离子注入硅快速退火合成Y硅化物的特性

用金属蒸发真空弧离子源注入机将 Y离子注入硅 ,制备出特性良好的硅化物。用掠角沟道技术和透射电子显微镜分析了这种硅化物的结构。用束流密度为 2 5μA/ cm2的 Y注入硅可形成三层结构的硅化钇。硅化钇层的厚度大约为 60— 80 nm.其缺陷密度 Nd 和薄层电阻 Rs随束流密度的增加而下降。快速退火后 ,Nd和 Rs都明显下降。Rs从 54Ω/□下降到 1 4Ω/□。最小电阻率为 84μΩ·cm.这说明快速退火可以改善硅化钇的电特性。X射线衍射分析表明 YSi和 YSi2 硅化物已经形成。掠角沟道技术有益于研究薄层硅化物的原子深度分布和晶格缺陷密度分布     

离子注入硅快速退火合成Y硅化物的特性

用金属蒸发真空弧离子源注入机将Y离子注入硅,制备出特性良好的硅化物.用掠角沟道技术和透射电子显微镜分析了这种硅化物的结构.用束流密度为25μA/cm2的Y注入硅可形成三层结构的硅化钇.硅化钇层的厚度大约为60-80nm.其缺陷密度Nd和薄层电阻Rs随束流密度的增加而下降.快速退火后,Nd和Rs都明显下降.Rs从54Ω/□下降到14Ω/□.最小电阻率为84μΩ·cm.这说明快速退火可以改善硅化钇的电特性.X射线衍射分析表明YSi和YSi2硅化物已经形成.掠角沟道技术有益于研究薄层硅化物的原子深度分布和品格缺陷密度分布.     

脉冲钨离子注入4Cr5MoV1Si钢改善其耐磨性的研究

采用由金属蒸汽真空弧（MEVVA）离子源引的强束流脉冲金属钨离子对4Cr5MoV1Si(H13)钢进行了离子注入表面改性研究,用针盘式磨损机测得样品的耐磨性提高两部左右,使用卢瑟福背散射谱（RBS）测量了钨在样品中的浓度深度分布,采用X射线衍射考察了注入样品的表面微结构,按照非线性碰撞理论,讨论了样品的耐磨性,表面成分,结构与注入参数（主要是注入能量和注入束流密度）的关系。     

Cr的混合对Cr4MO4V钢腐蚀性能的影响

用N~+离子束将Cr元素混合于Cr4Mo4V钢形成新的表面合金层。通过FeCl_3浸泡试验和在0.1mol/L NaCl醋酸—醋酸钠pH5.9缓冲溶液中的极化试验,考察了抗局部腐蚀(点蚀)的能力;同时在H_2SO_4溶液中考察了抗均匀腐蚀的能力。 对混层作的X射线衍射,TEM和XPS微观分析辩明,这层与基体混合良好的表面合金形成晶粒高度细化的多晶;在混层中有CrN、Cr_2N以及更复杂的N、C等化合物形成。电化学性质的显著变化与这些元素的化合物以高度弥散的形式构成多晶结构的微合金密切相关。     

灰铸铁表面激光合金化制备高镍复合涂层的研究

在合金灰铸铁表面预置高镍粉末,采用激光合金化技术进行了制备原位合成颗粒增强复合涂层的研究.在添加强碳化物形成元素和RE2O3条件下获得了成形好、无缺陷、与基体形成冶金结合且硬度较低的合金化层.合金化层微观组织呈亚共晶介稳态,由奥氏体、莱氏体及弥散分布的大量复合碳化物颗粒相组成.颗粒相富含Ti、Zr、Mo、W元素,颗粒尺寸3～5μm,颗粒分布密度达6.65×103mm-2数量级,合金化层显微硬度平均值约为HV0.2450.     

钒离子注入硅合成硅化钒薄层

用大束流密度的钒金属离子注入硅，能够直接合成性能良好的薄层硅化物，随束流密度的增加，硅化钒相生长，薄层硅化物的方块电阻Ｒｓ明显下降吵流密度为２５μＡ／ｃｍ＾２时，Ｒｓ达到最小值２２Ω／□，说明连续的硅化物已经形成。Ｘ衍射分析表明，注入层中形成了Ｖ３Ｓｉ、Ｖ５Ｓｉ３、Ｖ３Ｓｉ５和ＶＳｉ２四种硅化钒。经过退炎后，Ｒｓ明显地下降，Ｒｓ最大可降到９Ω／□，电阻主可小到７２μΩｍ，说明硅化钒薄层质量得到了进     

Y2O3对40Cr钢激光表面合金化组织和性能的影响

为了改善金属卷筒的组织性能,采用Mo+Y2O3制成合金粉末,将粘接剂均匀涂覆在40Cr钢基材表面,用CO2激光器对材料表面进行了激光合金化处理。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、磨损试验机研究了Mo+Y2O3对合金化层的硬度、耐磨性、组织结构、形成机理的影响。结果表明,在加入稀土氧化物Y2O3后,合金层晶粒显著细化,晶界得到强化,增加了显微组织的均匀性、致密性,硬度、耐磨性得到显著提高,有利于提高金属卷筒表面的硬度和耐磨性。     

不锈钢表面激光合金化Cr-CrB2层的腐蚀性研究

为了提高SUS 304不锈钢表面的耐磨损、耐腐蚀性能,采用激光表面合金化的方法制备了Cr-CrB2层,并进行了理论分析和实验验证,取得了合金化层的组织和物相以及电化学腐蚀性数据。结果表明,合金化层组织致密、晶粒细小,与基体形成冶金结合,合金化层由奥氏体、马氏体、铁铬固溶体、碳化物和铬硼化合物组成;合金化层的耐蚀性得到提高,腐蚀速率降低,合金化层的极化曲线具有较长的活化-钝化区间;不锈钢基体发生严重的晶界腐蚀和点蚀,晶界腐蚀以孪晶晶界腐蚀为主,合金化层表面发生晶粒间的晶界腐蚀,伴有晶粒和晶界处的点蚀现象,点蚀坑明显小于基体表面的点蚀坑。这一结果对提高SUS 304不锈钢表面的耐磨损、耐腐蚀性是有帮助的。     

Mo对高硬度镍基合金激光熔覆层组织和耐磨性的影响

采用激光熔覆技术, 在45#钢表面进行了镍基合金粉末添加Mo的熔覆试验,通过对激光熔覆工艺参数及Mo含量的优选,获得了成形良好、无裂纹、组织致密的熔覆层。对熔覆层横断面进行了显微硬度测量和显微组织分析,对各种Mo含量的熔覆层试样进行了摩擦磨损试验。结构表明:Mo能够提高高硬度镍基合金激光熔覆层的韧性、耐磨性,细化熔覆层的组织,降低熔覆层的裂纹敏感性。Mo对Ni60镍基合金激光熔覆层的改善归因于Mo对熔覆层组织的均匀细化、对粗大针状脆性硬质相的抑制以及对韧性相成分的提高作用。     

碳—钛离子同步注入组织观察

在新型的TITAN离子注入系统中,采用组合阴极的方法,进行了碳—钛离子同步注入试验,对纯铁中的离子注入组织进行了电镜观察研究。碳离子注入形成了粒状的Fe_3C相,而碳—钛离子同步注入形成了条状的Fe_5C_2和Fe_2C等非平衡相组织     

离子注入对ITO薄膜电学特性的影响

对系列In2O3∶Sn (ITO)薄膜样品分别实施了不同剂量的Sn+, Ag+ 和Mo+离子注入并将它们在250 ℃下进行了热处理.利用霍耳测量研究了原始样品及注入和退火前后各样品的电学特性.研究了ITO薄膜的电学参数受离子注入的种类及剂量的影响.实验证明不同种类的离子注入会不同程度地降低ITO的导电性能,但热处理的效应与之相反.3种金属中,Sn+离子对薄膜造成的注入损伤最小,而高价的钼离子可以替换铟离子的位置成为施主,当注入剂量为1×1015 cm-2时,经过Mo+离子注入和后续退火的ITO薄膜,载流子浓度提高了14%.     

40CrNiMoA钢表面激光淬火后的组织和性能

采用光纤激光器对卷取机卷筒主轴常用的40CrNiMoA钢进行了激光淬火实验,采用金相显微镜观察试样表面的显微组织,采用维氏硬度计测试相变硬化层的显微硬度,采用立式万能摩擦磨损试验机评估试样的摩擦磨损性能,采用体视显微镜观察试样截面的宏观组织及磨损形貌,采用电化学工作站测试试样的耐蚀性能。结果表明:40CrNiMoA钢经激光淬火后,表面会出现一层相变硬化层,其显微组织主要为细小的马氏体、少量的残留奥氏体以及部分弥散的碳化物;硬化层深度约为200μm,硬度值可达638.3~711.2HV,约为基体的2.6~2.8倍;平均摩擦因数为0.506,与基体相比下降了42.5%,磨损量为1.3mg,仅为基体的36.1%,其主要磨损机制为磨粒磨损;腐蚀电位为-0.497V,自腐蚀电流密度为2.16789×10^-9 A/cm2,与基体相比,腐蚀电位略有提高,而自腐蚀电流密度有所降低,耐腐蚀性能得到了较大提升。     

激光熔覆钴基合金组织及其抗腐蚀性能

采用CO2 激光在 2Cr13不锈钢表面熔覆Co基合金 ,对熔覆层的组织结构及腐蚀性能进行了研究。结果表明 ,选择合适的激光辐照工艺参数 ,可获得性能优异的Co基合金熔覆层。熔覆层的组织为极其细密的枝晶组织 ,由于熔覆层富含Co ,Cr等合金元素 ,因而与 2Cr13不锈钢相比 ,同一电位下Co基合金在 2 3℃ 3 5 %NaCl盐溶液中腐蚀电流密度减小一个数量级。PbSO4盐热腐蚀试验结果表明 ,大量的Co ,Cr促进了CoO ,CoO·Cr2 O3致密保护膜的形成 ,因而熔覆层表现出优异的高温腐蚀性能。     

离子束混合工艺对材料抗蚀性能的影响

本文介绍了离子束混合工艺方法。与直接注入相比较,离子束混合所使用的设备造价低1/4—1/2,而生产效率可提高1—2个数量级,因而使生产成本大幅度降低,这无疑对离子束工艺的实际应用将产生巨大的促进作用。 通过对轴承材料(GCr15和Cr4Mo4V)经Cr、N、Ta不同元素的混合处理后,在0.5M H_2SO_4和0.1M NaCl的缓冲溶液中的阳极极化曲线表明经混合处理后的两种材料试样,其抗蚀能力和抗点蚀能力均大大提高,这与直接注入的试样效果是一致的。 通过俄歇谱仪和透射电镜的分析结果表明混合是成功的,且在一定的条件下,形成非晶组织。 本文的结论是,无论是离子的直接注入还是离子束混合,对提高轴承材料的抗腐蚀性能都是有效的方法,特别是离子束混合技术具有更大的应用前景。     

离子注入金属材料表面改性

本文着重叙述了最近以来离子注入金属材料改性新的进展。离子注入金属的研究,其研究对象品种繁多,需要高注量,且样品形状复杂,因此离子注入金属中的物理问题比半导体离子注入更加复杂。包括各种离子注入多种金属所出现的溅射腐蚀、倾斜注入、特球形状注入、离子浓度分布、注入条件与金属相变的关系以及离子注入提高耐磨损机理等诸多难题。离子注入金属材料改性研究近年来极为活跃,已发表了不少评论文章。希望这篇评论能对从事离子束材料改性工作的人员有所帮助。     

激光堆焊单道Co基合金与WC混合粉末的性能研究

为了提高低碳钢表面的耐磨性能,采用CO2激光堆焊系统,将Co基合金与WC混合粉末（WC的质量分数为0~0.47）用单道堆焊于低碳钢表面。利用X射线衍射仪、能谱分析仪、扫描电子显微镜、激光显微镜、维氏硬度计和耐磨试验机对单道堆焊层的相结构、显微组织、维氏硬度、耐磨性和裂纹敏感性进行了比较分析。结果表明,这种堆焊方法的堆焊层均为亚共晶组织,且未分解WC弥散分散在Co基合金的基体上;堆焊层的维氏硬度均随WC含量的增加而增加。该方法具有较低的裂纹敏感性。