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.     

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     

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.     

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.     

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。     

Ag和Ta离子双注入改善Ti6Al4V合金耐磨性能

采用Ag和Ta离子双注入对医用Ti6Al4V合金进行表面改性, 即以Ag离子1.0×10¹⁷ cm^-2 先注入、以Ta离子1.5×10¹⁷ cm^-2 后注入合金样品表面. 采用纳米力学探针研究离子注入前、后Ti6Al4V样品表面硬度随压入深度的变化, 利用多功能摩擦磨损试验机分析离子注入前、后样品的耐磨性, 利用XRD和XPS研究样品表面的物相组成和元素化合态. 结果表明, 离子注入后样品磨损量降低了77%. 耐磨损性能的明显改善归因于样品硬度增加, 磨损开始阶段保持低摩擦系数的时间较长和离子注入后合金固溶强化.     

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。     

生物医用Ti-Nb-Ta-Zr-Fe合金在林格溶液中的腐蚀行为

采用动电位极化方法研究Ti?25Nb?10Ta?1Zr?0.2Fe (质量分数,%)(TNTZF)合金37°C下在林格溶液中的抗腐蚀性能,并在同样的条件下用Ti?6Al?4V ELI(低间隙)合金做对比实验。结果表明：TNTZF比Ti?6Al?4V ELI合金表现出更高的腐蚀电位,更低的腐蚀电流密度,更加稳定的钝化电流密度和更宽的钝化区间,因此具有更加优越的抗腐蚀性能。除此之外,在Ti?6Al?4V ELI合金的表面钝化膜上观察到了点蚀现象,但是在TNTZF合金表面没有发现点蚀现象。XPS 分析结果表明：TNTZF 合金表面钝化膜由 TiO2基体以及 Nb2O5、NbO2、Ta2O5、ZrO2、TiO和Ti2O3等氧化物共同组成,从而使得钝化膜更加稳定且保护作用更强,因此TNTZF合金比Ti?6Al?4V ELI合金表现出更加优越的抗腐蚀性能。     

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。     

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。     

SURFACE MODIFICATION OF TITANIUM FILMS WITH SODIUM ION IMPLANTATION： SURFACE PROPERTIES AND PROTEIN ADSORPTION

Sodium implanted titanium films with different ion doses were characterized to correlate their ion implantation parameters. Native titanium films and ion implanted titanium films were characterized with combined techniques of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), atomic force microscopy (AFM), and light microscopy (LM). The surface presented increased sodium concentration on treated titanium films with ion dose increasing, except for the group with the highest ion dose of 4× 1017 ions/cm2. XPS depth profiling displayed that sodium entered titanium film around 25-50 nm depth depending on its implantation ion dose. AFM characterization showed that sodium ion implantation treatment changed the surface morphology from a relatively smooth titanium film to rough surfaces corresponding to different implantation doses.After sodium implantation, implanted titanium films presented big particles with island structure morphology. The surface morphology and particle growth displayed the corresponding trend.Fibrinogen adsorption on these titanium films was performed to correlate with the surface properties of treated titanium films. The results show that protein adsorption on ion-implanted samples with dose of 2 × 1017 and 4 × 1017 are statistically higher (p ＜ 0. 01) than samples treated with dose of 5×1016 and 1 ×1017, as well as the control samples.     

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     

THE MAGNETORESISTANT BEHAVIOR OF Ni_(85)Fe_(15) ALLOY FILM IMPLANTED BYCo~+

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｔｅｆｆｅｃｔｈａｓｒｅｃｅｎｔｌｙｂｅｃｏｍｅａｈｅａｔｅｄｐｏｉｎｔｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｍａｔｅｒｉａｌｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｅｆｆｅｃｔｔｅｎｄｓｔｏｂｅｒａｔｈｅｒａｃｔｉｖｅｗｈｉｌｅｔｈｅｂａｓｉｃｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃｐｒｏｂｅａｒｅｅｎｆｏｒｃｅｄ．Ｔｈｅｒｅａｄｉｎｇｈｅａｄｆｏｒｔｈｅ…     

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。     

Ce／Nb离子注入Zr-4合金氧化行为的比较

利用MEVVA源对Zr-4合金分别进行1×1016 ions/cm2至1×1017ions/cm2剂量的铈离子与铌离子注入,比较了Ce/Nb离子注入对Zr-4合金氧化行为的影响.结果表明,铈离子注入可以较大程度地提高Zr-4合金的抗氧化性能,而铌离子注入则在一定程度上使Zr-4合金的氧化性能下降.GAXRD分析显示,铈离子注入促进了氧化锆由单斜相向六方相的转变,但铌离子注入却对氧化锆相的转变没有影响.并探讨了Ce/Nb离子注入影响Zr-4合金氧化行为的机理.     

ODS2铁素体合金抗辐照损伤性能

利用电子辐照,离子辐照等多种辐照模拟方法,对机械合金化方法制备的弥散强化铁素体２合金抗辐射损伤性能进行了研究。实验表明：在抗辐照肿胀和抗辐照偏析方面,所研制的材料明显优于对照实验的氏体合金;积分通量１．７×１０＾１７／ｃｍ＾２氩离子注入,引起表层起泡,龟裂,劣于对照材料,辐照后韧脆转变温度高于Ｆｅ－１３％Ｃｒ合金。存在轧制造成的强度各向异性问题。材料韧性有待提高。     

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。     

离子注Mg的β-NiAl涂层的氧化行为

表面扩散渗铝形成的β-NiAl涂层表面注入Mg+1×1017/cm2后,在1000℃空气中恒温氧化25h,涂层的氧化增重速率有所增加,这是由于注Mg的β—NiAl涂层表面形成了Al2O3氧化物“瘤”,长时间氧化后氧化物“瘤”周围及“瘤”本身发生开裂,引起涂层内氧化。     

碳离子注入对Ti—6Al—4V合金疲劳寿命的改善

3×10~(17)Cion/cm~2在80keV的能量下注入到Ti-6Al-4V合金中。在应力控制的拉-零试验条件下,发现C~+注入试样的疲劳极限提高了28%。利用扫描电镜、透射电镜和二次离子质谱等研究了试样在注入前后和疲劳前后的表面层微观组织与结构以及注入元素沿表面层深的浓度分布。结果表明,注入层的微观组织中含有大量的辐照损伤并有许多细小的TiC相颗粒;注入与未注入试样的裂纹源在低应力疲劳中出现在亚表面区;注入元素在循环载荷作用下向基体中扩散。