离子束表面改性技术.ppt

离子注入表面改性,概念 基本特点 离子注入改性机理 应用,主要内容,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,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,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,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。,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，HallPatch公式，强度、硬度,压应力效应 2050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,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、SiAl2O3、Cr2O3、SiO2，形成致密薄膜，抗氧化,表面成分变化，使E变化 3.5PbTi，1mol/L沸腾H2SO4中，耐腐蚀电位EPb，Ti耐还原介质性能 PbTi，表面易钝化，防止缝隙腐蚀,返回,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212倍，刀口锋利 模具：保持模具精度，延长模具使用寿命，寿命212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，TiC，寿命提高16倍,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Cr2N，减少Co、Cr、Ni的释放。 N316L外科不锈钢中，疲劳寿命102，B、Ta减少点蚀 NbTi-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,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