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1、離子注入技術(shù)表面處理Ion Implantation Technology目錄第一部分第三部分離子注入技術(shù)簡介文獻研讀. 高能注入. 低能注入第二部分第四部分離子注入在金屬表面改性中應(yīng)用總結(jié)與展望離子注入技術(shù)簡介TEXT離子束射到固體材料以后，受到固體材料的抵抗而速度慢慢減低下來，并最終停留在固體材料中，這一現(xiàn)象就叫做離子注入什么是離子注入？TEXT什么是離子注入技術(shù)？在真空系統(tǒng)中，用經(jīng)過加速的，要摻雜的原子的離子注入固體材料，從而在被注入的區(qū)域形成一個具有特殊性質(zhì)的表面層離子注入技術(shù)簡介TEXT通過離子注入技術(shù)可以使金屬材料表面陶瓷化和金剛石化，使其披上一層十分堅固的盔甲。常用注入原子有:碳
2、、氮、氧、硼、氦、磷、鐵、鋁、鋅、鈷、錫、鎳等，注入原子原則上可以是元素周期表中的任何元素，被注入基體原則上可以是任何材料離子注入金屬表面改性改善化學(xué)性能改善物理性能改善機械性能價值離子注入技術(shù)簡介離子注入改性機理高速離子注入金屬后,與金屬中的原子、電子發(fā)生彈性碰撞(離子能量較低)、非彈性碰撞(離子能量較高),逐漸把離子的動能傳遞給反沖原子和電子,完成能量的傳遞和沉積如果晶格原子從碰撞中獲得足夠的能量(大于移位閥功即克服斷鍵能和克服勢壘作功之和),則被撞擊原子將越過勢壘而離開晶格位置進入原子間隙成為間隙原子如果反沖原子獲得的反沖能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過移位閥功,它會繼續(xù)與晶格原子碰撞,產(chǎn)生新的反沖原子,發(fā)
3、生“級聯(lián)碰撞”離子注入金屬表面后,有助于析出金屬化合物和合金相、形成彌散強化相、位錯網(wǎng)，靈活地引入各種強化因子,即摻雜強化和固溶強化離子注入技術(shù)簡介1.進入金屬晶格的離子濃度不受熱力學(xué)平衡條件的限制2.注入是無熱過程,可在室溫或地溫下進行，不引起金屬熱變形3.注入離子在基體中與基體原子混合,沒有明顯的界面,注入層不會像鍍層或涂層那樣發(fā)生脫落現(xiàn)象添加文本添加文本添加文本添加文本添加文本4.不受合金相圖中固溶度的限制,能注入互不相容的雜質(zhì),可改變金屬材料的表面硬度,斷裂韌度,彎曲強度,提高耐磨性可以進行新材料的開發(fā);注入離子在基體中進行原子級混合,可以形成固溶體、化合物或新型合金。5.技術(shù)特點離子
4、注入技術(shù)簡介注入溫度能量和劑量離子種類升溫往往使注入所得的亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)(如過飽和固溶體和非晶態(tài))轉(zhuǎn)變成平衡狀態(tài)，從而使注入而硬化的表面層發(fā)生軟化；加速表面層原子擴散，使得注入層濃度降低。對于金屬表面改性用離子注入,一般要求在常溫或低溫(碰撞起主要作用)下(如小于100)進行。一般來說,對于金屬材料,注入離子的劑量越大、濃度越大、分布越均勻,表面改性效果就越好。注入離子能量和劑量的調(diào)節(jié)是通過改變離子注入的電參數(shù)實現(xiàn)的,改變離子源和加速器能量,可以調(diào)整離子注入的濃度和深度選擇原子半徑大的注入離子在合適溫度下盡量吸附在位錯上注入間隙原子,如N、O或C，以有利于形成各種復(fù)雜的化合物,從而形成彌散強化影響
5、因子離子注入在金屬表面改性中應(yīng)用提高表面硬度與強度 大量的實驗和研究表明:離子注入可以不同程度的提高金屬材料表面的強度和硬度;金屬表面的硬度和強度隨著注入劑量的增加而增加。當(dāng)金屬中注入碳、氮、氧和磷等非金屬元素時,可在金屬近表面中析出碳化物、氮化物、磷化物等彌散相,表面洛氏硬度得到提高。TABLEN+ 注入后金屬表面硬度增加量離子注入在金屬表面改性中應(yīng)用提高抗磨損、抗氧化、抗腐蝕和抗疲勞性能 通常認(rèn)為離子注入使基體相晶面間距增大,產(chǎn)生晶格畸變和形成新的強化相,是材料硬度和耐磨性提高的主要原因。常采用N、Cr、Te、Mo等離子注入來提高金屬材料的耐磨性和鐵合金的表面力學(xué)性能。 H13鋼塑料模具注
6、入N離子后,耐磨性和耐腐蝕性提高,注入鋁離子鋼的抗氧化性提高。FIGURE65Nb鋼實驗結(jié)果離子注入在金屬表面改性中應(yīng)用降低摩擦系數(shù)實驗表明:摩擦系數(shù)的增減與注入離子的種類有關(guān)，增減幅度與注入離子的劑量和能量有關(guān)。FIGURE Co離子注入HSS樣品的摩擦系數(shù)與摩擦次數(shù)的關(guān)系TABLE離子注入降低摩擦系數(shù)的效果文獻研讀Ion Implantations of Oxide Dispersion Strengthened Steels氧化物彌散強化鋼的離子注入文獻閱讀TEXTIntroduction在核電行業(yè)中對結(jié)構(gòu)材料的要求很高，例如反應(yīng)堆壓力容器鋼，因為這些材料都將受到巨大的輻射，高強度的熱應(yīng)
7、力和器械應(yīng)力。隨著對核電行業(yè)當(dāng)今的迅速發(fā)展，對相應(yīng)結(jié)構(gòu)材料的研究很有必要。點擊此處添加標(biāo)題ODS steel MA956 因為基于含有鉻、鋁和硅等合金元素以及形成了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定彌散氧化物，所以具有的高難熱腐蝕性。因其在各方面的優(yōu)異性能，它被大量應(yīng)用于第四代核電站的核反應(yīng)堆壓力容器中。點擊此處添加標(biāo)題文中主要研究了樣品在輻射前是否收到熱應(yīng)力對其輻射損傷的評估（用離子注入技術(shù)模擬）文獻研討Materials Preparation and TreatmentMaterials: MA956 氧化物彌散強化鋼，鋼釘切割后樣品達到 10*10 *0.4 (max 0.6) mm打磨，拋光（拋光所用的顆粒尺
8、寸為0.5m）熱處理離子注入測試文獻研討在離子注入前共制備出四中不同處理樣品：采用氫離子注入，注入劑量：6.24 1017 ions/cm2 ，注入能力：800 keV ，注入溫度不超過100文獻研討Experimental Results 所有處理樣品都將用設(shè)置FWHM參數(shù)接近200 ps的fastfast mode下的正電子湮沒壽命譜儀（Positron Annihilation Lifetime Spectroscopy, PALS)來進行測量。正電子是電子的反粒子,兩者除電荷符號相反外,其他性質(zhì)（靜止質(zhì)量、電荷的電量、自旋）都相同。正電子源放射的正電子（同時發(fā)射能量為1.27 MeV的
