离子束表面改性技术

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,*,离子注入表面改性,1,概念,基本特点,离子注入改性机理,应用,主要内容,2,概念,注入元素,离子化,打入固体,电离室 高压加速,原子冶金特征,离子注入表面改性,离子注入后，在零点几微米的表层中增加注入元素和辐射损伤，从而使金属的耐磨性、摩擦系数、抗氧化性、耐腐蚀性发生显著变化。,离子注入已在微电子技术、宇航、生物工程、医疗、核能等高技术领域应用，特别是工具、刀具、模具制造业的应用效果突出。,返回,3,入射离子引起的物理效应不同（图,11-21,）,离子注入；注入损伤；溅射；原子混合,基本特点,离子注入表面改性,优点,靶材与注入元素不受固溶度、扩散的限制；开发新材料,注入过程不受温度限制；根据需要，在高,T,，低,T,，室,T,下进行，保证零件精度,直进性（横向扩展少），适合集成电路微细加工,精确控制掺杂数量、深度与位置，精度达亚微米级,4,基本特点,离子注入表面改性,缺点,注入层薄，一般,1m,工艺上高剂量注入的溅射与升温，溅射腐蚀,设备造价高，影响推广,返回,5,表面硬度、耐磨性、疲劳强度,离子注入改性机理,离子注入表面改性,固溶强化,间隙原子固溶强化，注入层体积膨胀，应力,， 阻止位错 运动，硬度，耐磨性,析出相弥散强化,如：注入,N,、,C,、,B,氮化物、碳化物、硼化物，弥散相， 硬度、耐磨性,位错钉扎,大量的注入杂质聚集在因离子轰击产生的位错线的周围，形成柯氏气团，并在位错线上形成许多位错钉扎点，阻止位错运动，改善抗磨性能。,6,离子注入改性机制,表面硬度、耐磨性、疲劳强度,晶粒细化,晶粒尺寸,，,Hal,lPatch,公式，强度、硬度,压应力效应,20,50,材料加入表面区，压缩状态，填实表面裂纹，疲劳寿命,耐磨性,，,如：,Mo,、,W,、,Ti,、,V,和,C,双注入,自润滑作用,Sn,、,Mo+S,、,Pb,磨损碎片，更细，等轴,改善润滑性,7,耐蚀性、抗氧化性,离子注入改性机理,离子注入表面改性,表面组织变化，亚稳相合金、非晶体合金,钢铁注入,B,P,，产生非晶态表层，酸性溶液中组止阳极腐蚀,Al,、,Cr,、,Si,Al2O3,、,Cr2O3,、,SiO2,，形成致密薄膜，抗氧化,表面成分变化，使,E,变化,3.5,Pb,Ti,，,1mol/L,沸腾,H,2,SO,4,中，耐腐蚀电位,EPb,，,Ti,耐还原介质性能,Pb,Ti,，表面易钝化，防止缝隙腐蚀,返回,8,微电子工业中应用，微电子加工,最早、最广泛、最有效、最为成功的先进技术,应 用,离子注入表面改性,冶金学中应用，制备新材料,机械工业中刀具、工具、模具、零部件应用,刀具：氮离子注入加工较轻质工具，寿命,2,12,倍，刀口锋利,模具：保持模具精度，延长模具使用寿命，寿命,2,12,倍,例：,注入,拉丝模具,的孔径磨损，沿直径方向均匀增大，加工更粗金属丝，继续使用，再离子注入，寿命进一步提高；,其他方法改性，径向增长不均匀，损坏模具，难以再使用,金属离子注入效果好：不锈钢铣刀，,Ti,C,，寿命提高,16,倍,9,生物医学中应用,主要用于假体、骨钉、膝和骨关节，注入离子后，假体的寿命可超过患者的寿命。,Co-Cr,合金骨科植入物，注入后抗蚀性,，形成,Cr,2,N,，减少,Co,、,Cr,、,Ni,的释放。,N,316L,外科不锈钢中，疲劳寿命,10,2,，,B,、,Ta,减少点蚀,Nb,Ti-6Al-4V,合金假体，抗腐蚀性,；,TiN,层，表面钝化，,应 用,离子注入表面改性,返回,10,课程论文,表面处理技术在机械工程中的应用,综述性论文,某种表面处理技术在机械工程中的应用,机械工程中表面处理技术的发展,要求：内容格式,总成绩的,20,11,格式,题目,作者单位摘要（中英文）关键词,正文,参考文献,正文中内容标题要清晰，,1,，,1.1,，,1.1.2,课程论文,12,