離子束表面改性技術(shù)

離子束表面改性技術(shù)第1頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月概念基本特點離子注入改性機理應(yīng)用主要內(nèi)容第2頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月概念注入元素——離子化——打入固體電離室高壓加速原子冶金特征離子注入表面改性離子注入后，在零點幾微米的表層中增加注入元素和輻射損傷，從而使金屬的耐磨性、摩擦系數(shù)、抗氧化性、耐腐蝕性發(fā)生顯著變化。離子注入已在微電子技術(shù)、宇航、生物工程、醫(yī)療、核能等高技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用，特別是工具、刀具、模具制造業(yè)的應(yīng)用效果突出。返回第3頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月入射離子引起的物理效應(yīng)不同（圖11-21）離子注入；注入損傷；濺射；原子混合基本特點離子注入表面改性優(yōu)點靶材與注入元素不受固溶度、擴散的限制；開發(fā)新材料注入過程不受溫度限制；根據(jù)需要，在高T，低

T，室T下進行，保證零件精度直進性（橫向擴展少），適合集成電路微細加工精確控制摻雜數(shù)量、深度與位置，精度達亞微米級第4頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月基本特點離子注入表面改性缺點注入層薄，一般<1μm工藝上高劑量注入的濺射與升溫，濺射腐蝕設(shè)備造價高，影響推廣返回第5頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月表面硬度、耐磨性、疲勞強度↑離子注入改性機理離子注入表面改性

固溶強化

間隙原子固溶強化，注入層體積膨脹，應(yīng)力↑，阻止位錯運動，硬度，耐磨性↑

析出相彌散強化

如：注入N、C、B—氮化物、碳化物、硼化物，彌散相，硬度、耐磨性↑

位錯釘扎大量的注入雜質(zhì)聚集在因離子轟擊產(chǎn)生的位錯線的周圍，形成柯氏氣團，并在位錯線上形成許多位錯釘扎點，阻止位錯運動，改善抗磨性能。第6頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月離子注入改性機制表面硬度、耐磨性、疲勞強度↑晶粒細化

晶粒尺寸↓，Hal—lPatch公式，強度、硬度↑壓應(yīng)力效應(yīng)

20％～50％材料加入表面區(qū)，壓縮狀態(tài)，填實表面裂紋，疲勞壽命↑耐磨性↑，μ↓

如：Mo、W、Ti、V和C雙注入

μ↓自潤滑作用

Sn、Mo+S、Pb磨損碎片，更細，等軸—改善潤滑性第7頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月耐蝕性、抗氧化性↑離子注入改性機理離子注入表面改性表面組織變化，亞穩(wěn)相合金、非晶體合金

鋼鐵注入B,P，產(chǎn)生非晶態(tài)表層，酸性溶液中組止陽極腐蝕

Al、Cr、Si—Al2O3、Cr2O3、SiO2，形成致密薄膜，抗氧化表面成分變化，使E變化

3.5％Pb－Ti，1mol/L沸騰H2SO4中，耐腐蝕電位≈EPb，Ti耐還原介質(zhì)性能↑

Pb－Ti，表面易鈍化，防止縫隙腐蝕返回第8頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月微電子工業(yè)中應(yīng)用，微電子加工

最早、最廣泛、最有效、最為成功的先進技術(shù)應(yīng)用離子注入表面改性冶金學中應(yīng)用，制備新材料機械工業(yè)中刀具、工具、模具、零部件應(yīng)用刀具：氮離子注入加工較輕質(zhì)工具，壽命↑2～12倍，刀口鋒利模具：保持模具精度，延長模具使用壽命，壽命↑2～12倍例：注入拉絲模具的孔徑磨損，沿直徑方向均勻增大，加工更粗金屬絲，繼續(xù)使用，再離子注入，壽命進一步提高；其他方法改性，徑向增長不均勻，損壞模具，難以再使用金屬離子注入效果好：不銹鋼銑刀，Ti＋C，壽命提高16倍第9頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月生物醫(yī)學中應(yīng)用主要用于假體、骨釘、膝和骨關(guān)節(jié)，注入離子后，假體的壽命可超過患者的壽命。Co-Cr合金骨科植入物，注入后抗蝕性↑，形成Cr2N，減少Co、Cr、Ni的釋放。N—316L外科不銹鋼中，疲勞壽命↑102，B、Ta減少點蝕Nb—Ti-6Al-4V合金假體，抗腐蝕性↑；TiN層，表面鈍化，μ↓應(yīng)用離子注入表面改性返回第10頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月課程論文表面處理技術(shù)在機械工程中的應(yīng)用綜述性論文某種表面處理技術(shù)在機械工程中的應(yīng)用機械工程中表面處理技術(shù)的發(fā)展要求：內(nèi)容＋格式總成績的20％第11頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月格式題目—作者－單