双注入匹配的计算机模拟和Ti^＋＋N^＋双注入的实验结果

为在金属中形成所需要的合金或金属间化合物而采用双重离子注入技术.2种注入离子注入能量和注量需要合理匹配.还考虑了溅射效应和扩散效应存在时的各种修正.在计算机模拟的基础上,对 Ti~++N~+双注入 H13钢中 Fe_2Ti,TiN 和 Fe_2N 等化合物进行了测量.这些合金相和金属间化合物的形成提高了钢表面抗磨损特性.还讨论了双注入金属表面的硬化机理.     

靶温对Ti注入H13钢表面强化机制的研究

给出了不同靶温下的Ti注入H13钢的抗磨损特性,并研究了不同靶温对强化机理的影响。注入时靶温为液氮冷却、150和400℃,注入能量和注量分别为180keV和3×10~(17)cm~(-2)。不同靶温下注入后,样品表面硬度不同。但均比未注入样品硬度有明显提高。抗磨损能力也有提高,从液氮靶温注入的1.75倍,150℃靶温的7.7倍到400℃靶温的11.2倍。硬度和抗磨损能力的提高程度取决于不同靶温下注入H13钢表面强化机理的差异。低温注入以位错强化和超过饱和强化为主,150和400℃注入TiC,Fe_2Ti等析出相明显增多,它们以析出相的弥散质点强化为主。     

金属离子注入纳米结构和特性

材料中纳米弥散相的形成对材料强化有着非常重要的作用,离子注入技术在材料表面容易形成这种结构.透射电子显微镜观察表明,经过Ti注入的钢,表面形成了直径为10～30nm丝状的FeTi和FeTi2相,其长度为150～320nm, 当束流密度分别为25～50μA*cm-2时,弥散相的密度分别为1.2×1011和6.5×1010 cm-2,其平均直径则分别为10和18nm. 扫描电子显微镜观察C+Ti样品表明, 注入后表面形成的抗腐蚀钝化层也为丝状纳米结构, 细丝直径25～60nm,长度100～200nm,密度约2.2×109 cm-2.这种致密的结构具有很强的抗磨损特性和抗腐蚀特性.抗磨损特性提高了8倍.电化学测量结果表明,随注量的增加,腐蚀电流密度Jp明显下降,用3×1017 cm-2注量的Ti注入H13钢Jp比未经注入之值降低到0.125%～0.050%; W注入聚脂膜(PET)形成了10～20nm W的析出相,这种相的析出使PET表面硬度增加,抗磨损和抗腐蚀特性增强,并使之形成了优良的导电层.     

钒和碳双注入钢的纳米结构、强化机制和抗磨损特性

研究了V C双重离子注入合成纳米结构、相变和抗磨损机制．研究表明，注入后可改变钢的成分，V与Fe原子比最高可达到28％；形成了纳米相弥散强化结构和无序相强化结构．从而提高了钢表面硬度，表面硬度可提高23％～146％；抗磨损也有着明显的提高，磨损阻抗为未注入钢的2．2～3．6倍．     

Y,Y＋C和Y＋Cr注入H13钢表面改性研究

用ＭＥＶＶＡ源引出的强束流Ｙ，Ｃｒ，Ｃ注入Ｈ１３钢改善了注入层抗氧化、耐腐蚀和抗磨损特性，探索了表面改性的机理。实验结果表明单注入和Ｙ＋Ｃ，Ｙ＋Ｃｒ双注入均能得到表面改性的良好效果，双注入效果略好。表面改性的原因是注入样品氧化前后的结构和合金相发生了明显的变化。上述特性的改善和注入层结构变化、钇铁化物析出相的生成以及铁钇氧化物形成密切相关。这些氧化物经短时氧化（１０ｍｉｎ）即可形成。由于这些氧化物     

Ti离子注入聚合物纳米结构分析

采用MEVVA源引出的Ti等离子注入聚酯 (PET)薄膜 ,注量在 1× 10 172× 10 17cm- 2 范围 .用透射电子显微镜分析了金属离子注入PET纳米结构随注量增加的变化 .结果表明 ,注入的Ti原子在PET中形成了密集的纳米相 ,这些纳米相均匀地弥散分布在注入层中 .用透射电子显微镜 (TEM )观察横截面表明 ,注入层为 3层结构 .可见Ti的注入已经在注入层中形成了金属化表面 .表面硬度、抗磨损特性和电导率明显地增加 .最后分析了金属离子注入对聚合物特性的改善机理 .     

Mo离子注入钢退火过程中的相变研究

着重研究了金属离子注入合成表面优化复合层的机理和纳米相镶嵌结构形成,探索了注入和退火过程中纳米结构和相变过程,讨论相变机制.实验中发现用较低束流密度的Mo离子注入钢明显地改变了钢表面的结构,可使钢表面晶粒细化,使阻止位错移动的晶界数量增多;可在钢表面形成Mo原子超饱和固溶体;随所用的束流密度的增加,注入时表面温度升高,注入的Mo原子将与钢中的铁原子和碳原子化合而形成纳米尺寸的析出相.这些弥散的析出相在钢表面形成了弥散强化.用低束流密度注入后经过退火,在钢表面也形成了纳米尺寸的析出相,从而增加了表面弥散强化的效果.随退火温度的增高,纳米析出相将会聚成大一些的纳米颗粒,颗粒之间互相连接而形成网状结构,这将会进一步增加表面强化效果.     

MEVVA源强流Ti离子注入纯铜表面层的结构与性能研究

采用金属蒸气真空弧(MEVVA)离子源技术对强流Ti离子束注入到纯铜表面的结构和性能进行了系统的研究.材料表面层的机械性能测试表明:强流Ti离子注入纯铜后材料表面的硬度和耐磨性均有提高,相对于纯铜基体,5×1017 cm-2注量注入可以使材料表面硬度提高2.3倍,使表面摩擦因数下降14%.注入层的X射线结构分析表明:金属离子注入后,在纯铜表面注入层中析出了合金相,合金相的析出是材料的表面硬度和耐磨性提高的主要因素.     

45~#钢激光表面合金的研究

本文采用输出功率为2瓧的HGL-81型横流电激励CO_2激光器对45~#钢进行了钼及钼铬激光表面合金化研究,用扫描电镜、电子探针和x-射线衍射仪对样品表面进行的分析表明在钢表面形成了合金层,提高了表面硬度,改善了表面性质。     

Al/Ti对磁控溅射TiAlN膜层结构、硬度和摩擦性能的影响

采用磁控溅射技术在炮钢基材表面制备不同Ti靶电流的TiAlN膜层。利用激光共聚焦、X射线衍射仪、扫描电镜、纳米压痕仪、多功能材料表面性能测试仪、蔡司显微镜等检测方法,研究不同Al/Ti对TiAlN膜层的粗糙度,相结构、纳米硬度、摩擦性能的影响。结果表明:磁控溅射沉积TiAlN膜层光滑致密,无大液滴,以TiN(200)、(220)为主相择优生长。Al/Ti比值为1.32时,薄膜硬度处于峰值区,纳米硬度最高可达19GPa。Al/Ti比值为0.87时硬度略微降低,但表面粗糙度最小为0.029μm,摩擦系数保持稳定最低为0.4723左右。Al/Ti比值为0.87时,表现出较好的抗磨损性能。     

用Mo＋C和W＋C双离子注入H13钢制备表面优化复合层的研究

首次给出了Ｍｏ＋Ｃ和Ｗ＋Ｃ双离子注入Ｈ１３钢合成优化表面层机理的研究结果，包括表面薄碳膜和弥散硬化层的形成。电镜中观察到这些离子注入时晶粒细化和密集位错的出现，同时在晶界间析出相以ＭｏＣ为主，在晶界内析出相则以Ｆｅ２ＭｏＣ和ＭｏＣ为主；这将使晶界强化和位错强化效果增强。Ｘ射线衍射分析表明，注入层中出现了弥散的ＦＥ２Ｃ，Ｆｅ５Ｃ２，ＦｅＭｏ，Ｆｅ３Ｍ０２，ＭｏＣ，ＭｏＣｘ，Ｍｏ２Ｃ，Ｆｅ２ｗ，Ｆｅ７Ｗ６，ＷＣ和Ｗ２Ｃ相。由于这些弥散相的存在使注入层硬度和抗磨损效果均有明显的提高。首次用俄歇分析观察到表面有一层碳膜存在，这将引起表面的自润滑效果。     

电弧离子镀(Ti,Cr)N硬质薄膜的成分、结构与硬度

用Bulat6型电弧离子镀设备在高速钢表面沉积合成(Ti,Cr)N硬质薄膜。通过改变分离靶弧电流的配置来调节薄膜成分，制取了x=0.62-0.83的（TixCr1-x)N薄膜；考察了薄膜的成分、结构与硬度间的相互关系，明确了Cr在TiN基薄膜中使硬度提高的合金强化作用；结合元素周期律中的基本性质和热力学特征，讨论了Ti,Cr两种元素在（Ti,Cr)N薄膜的相结构（fcc)形成与合金强化中的作用。     

Effect of interface morphology on the mechanical properties of titanium clad steel plates

Interface morphology has important influence on the bond quality of titanium clad steel plates. The mechanical properties of titanium clad steel plates with wavy and straight interfaces were investigated by tensile-shear tests and bending tests. The interface morphology of the plates was examined by optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM). The experimental results show that the shear strength of a wavy interface is higher than that of a straight interface. A wavy interface is the guarantee for obtaining high shear strength to provide a greater shear resistance. During the macrobending process, cracks appear in the swirl of the wave tip and ferrotitanium intermetallics. For in-situ observing the bending process by SEM, the wave tip of a wavy interface and the massive ferrotitanium intermetallics of a straight interface are places where cracks initiate and propagate. The results are the same as those observed in the macrobending process. Because of high hardness, the wave tip and the massive ferrotitanium intermetallics are hard in terms of compatible deformation.     

C,W和C＋W离子注入钢表面纳米相镶嵌复合层结构电？…

选取质量差异很大的Ｃ,Ｗ和Ｃ＋Ｗ对钢进行离子注入,用ＴＥＭ对注入样品横截面进行结构分析。结果表明：注入层结构发生了明显的变化,形成了纳米相镶嵌复合层,Ｗ注入复合层的厚度大约是相应离子射程的１６．３倍。     

Si^＋,Ti^＋与N^＋注入在H13钢摩擦学性能上的比较

比较了Si~+,Ti~+和N~+注入,包括Si~++N~+与Ti~++N~+双注入对马氏体H 13钢摩擦学性能优化的影响.摩擦学性能由销一盘式试验过程中的摩擦力数据和对磨痕的表面轮廓仪和扫描电镜分析作出定量、定性的评价.结果表明,Ti~+注入和Ti~++N~+双注入的优化效果远比N~+,Si~+注入和Si~++N~+双注入优越,其摩擦系数可由0.7降至0.2以下,耐磨性提高将近2个量级.还用AlES和TEM对离子注入引起注入层成分和微结构的变化进行了研究,并对不同元素离子注入引起上述变化的机理作了初步的讨论.     

Ti微合金化汽车大梁钢510L的组织性能

通过层流冷却及卷取过程模拟实验和实验室热轧实验研究了冷却工艺参数对Ti微合金化汽车大梁钢510L组织性能的影响规律,并在生产现场进行了工业试制.结果表明,大冷速有利于弥散细小的TiC粒子析出,冷速和终冷温度对实验钢强度的影响是细晶强化、析出强化和相变强化共同作用的结果,N含量显著影响Ti的析出强化效果,在冶炼时应严格控制钢中的N含量,否则将对钢板的性能产生较大的影响.实现了低成本Ti微合金化汽车大梁钢510L的批量稳定生产.