金属离子注入表面优化技术

离子注入材料表面优化技术首先是由氮离子注入改善金属材料表面耐磨性开始的,其研究开发和工业应用已有近20年的历史。此技术在许多领域得到成功的应用,受到许多国家的高度重视。 80年代以来,金属元素(如Ti、Zr、V、Nb、Mo等过渡金属和Y、Ce等稀土金属)离子注入材料表面优化研究将此技术推进到一个新阶段。已经取得的研究和应用结果表明,金属离子注入可以综合地改善材料表面的多种性能,如耐磨、润滑、耐蚀、抗疲劳等,比氮离子注入的表面改性效果更加有效,其应用范围也更广泛。 金属离子注入材料表面优化技术的基本过程和工作原理,概括地说就是一台离子注入机产生100keV量级能量的离子束,再将载能的离子束打到需要优化处理的材料表面,引起材料表面层内成分、结构和性能的变化,以改善材料表面的耐磨、润滑、耐蚀、抗疲劳等性能。     

成果简介

1　等离子体改性技术本成果主要包括离子注入技术、离子镀技术及与等离子体相关的复合工艺技术。离子注入是将工作物质的原子或分子电离、加速 ,形成载能离子束辐照材料表面 ,通过表面成分和结构的变化 ,可有效地改变材料表面的机械、电、化学等性能 ,如提高表面硬度、降低摩擦系数、耐磨、耐腐蚀和耐疲劳等。离子注入聚合物对陶瓷也可增大硬度 ,改善导电性 ,减少表面裂纹等。本成果已成功应用于硬质合金钻头和钛合金人工关节生产 ,成为一种新的革新工艺。实践证明 ,本技术对硬质合金金刚石、高速工具钢、模具钢、钛合金、铜和银等材料的表…     

离子注入技术在惯性导航器件材料及轴承材料中的应用

离子注入技术作为一种新兴的材料表面改性手段,得到普遍的重视和迅速的发展。本文着重介绍了在提高惯性器件和轴承材料表面硬度、降低摩擦系数、改善耐磨及润滑性能等方面国外学者所做的工作,并对一些典型试验方法做了介绍。     

离子注入改善电接触微动磨损研究

以AgCu10合金为对象, 研究和探讨了离子注入提高电接触材料的抗氧化和抗磨损性能并改善电接触微动磨损的技术. 试验结果表明,离子注入后的AgCu10合金大大减少了磨损颗粒的产生,降低了磨损过程中产生的金属转移, 减轻了磨损颗粒的氧化污染, 从而提高合金表面耐磨损和抗腐蚀性能, 改善电接触微动磨损性能.     

纯铜表面金属Ni、Ti离子注入的结构与性能研究

采用金属蒸气真空弧(MEVVA)离子源引出的强流Ni和Ti离子束对纯铜进行了离子注入表面改性试验研究.材料表面的力学性能测试表明采用Ti或者Ni离子注入后纯铜材料表面的硬度和耐磨性均有提高.对注入层的结构分析表明金属离子注入后,在纯铜表面注入层出现了合金相及重结晶,显微组织的改变是材料表面硬度和耐磨性提高的主要因素.     

等离子源离子注入

等离子源离子注入等离子源离子注入（ＰＳＩＩ）是一种新的材料表面改性技术，虽然仍在开发阶段，但很有开发潜力，转入工业化后，有可能用来处理大型工具及成垛的工件（如齿轮）而无须将工件进行横向及周向转动。这种离子注入的原理是将工件置于真空室中，在真空室内生成...     

高分子基自润滑材料的研究进展

 综述了聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚醚醚酮等几种高聚物的物理机械性能及摩擦磨损特点。详细介绍了高分子基自润滑复合材料发展历史及概况。指出目前高分子基高性能自润滑材料的制备途径主要是通过聚合物与聚合物共混及添加纤维、晶须等来提高基体的机械强度;通过添加各类固体自润滑剂来提高摩擦性能;并通过电子辐射处理及等离子表面改性和离子注入等手段进行改性处理,有效提高其综合性能。高分子基自润滑材料可取代传统金属材料,成为全新的一类耐摩擦磨损材料。     

等离子体清洗技术及其在复合材料领域中的应用

低温等离子体作为材料表面改性技术的应用已经非常广泛,其中一项重要应用是作为一种干法清洗技术有效清除材料表面的有机污染物及氧化层,同时改善材料表面的物理及化学性能.本文对等离子体清洗技术的机理、类型及效果特点进行了详细分析,介绍了等离子体清洗设备及影响其清洗效率的工艺参数,并着重分析了等离子体清洗技术在复合材料领域的应用现状及应用前景.     

离子注入抑制摩擦温升的研究

 离子注入抑制摩擦表面的温升,是减少粘着磨损、提高摩擦副耐磨性的新途径。本文采用离子注入技术抑制航空柱塞泵配流副试件摩擦表面的温升,获得显著的效果。当逐级改变负载时,离子注入试件摩擦表面的温度平均下降３５℃；当逐级改变润滑油流率时,试件表面温度平均下降４６℃。并初步探讨了离子注入抑制摩擦温升的机理。     

离子注入强化轴承钢表面的研究

本文研究了离子注入技术对GCr15和9Cr18轴承钢耐磨性的影响。硬度测量、磨损试验、表面粗糙度以及表面残余应力的测试表明,注入Sn~+可显著降低摩擦系数,用N~+轰击Ti膜可大幅度提高耐磨性能,并且既降低材料表面残余应力,又不影响表面粗糙度。该技术极宜作为精密耐磨零件的最后处理工艺。     

离子注入铜薄膜后的氧化行为

为克服铜易氧化造成薄膜电阻增加、机械性能下降的缺点，采用离子注入技术对铜薄膜表面进行改性研究。离子注入后进行了氧化试验，并结合Ｘ射线衍射和卢瑟福背散射进行了分析。结果表明，离子注入对原有薄膜的电阻影响是很小的； 随注入剂量的增大，抗氧化能力提高；离子注入不但改善了铜薄膜的抗氧化能力，而且氧化行为及氧化层的结构也发生了变化，未经注入的铜薄膜形成的氧化铜以Ｃｕ２Ｏ为主，注入后氧化铜则为Ｃｕ２Ｏ 和ＣｕＯ 的复合结构。离子注入提高了铜薄膜抗氧化性能。     

国外离子注入改善材料疲劳特性的研究

介绍了国外离子注入以提高航空材料疲劳特性的发展、原理、工艺和特点．讨论了注入剂量、离子种类和材料成分等对疲劳特性的影响，总结了离子注入改善材料疲劳特性的机理．     

激光喷丸表面强化技术的研究综述

激光喷丸是利用脉冲激光和材料相互作用诱导的冲击波压力实施表面改性的新型技术,适用于不同材料构件的表面处理。通过合理设置工艺参数,可以有效改变材料表面完整性,显著改善材料的耐磨损、耐腐蚀和抗疲劳性能,提高工程构件服役寿命。介绍了激光喷丸的技术原理、工艺特点和发展历程,综述了相关领域的国内外研究进展,总结了目前激光喷丸技术的主要应用方向,并就后续研究与应用进行了展望。     

精密摩擦件离子注入技术研究成果简介

精密摩擦件离子注入技术研究成果简介航天工业总公司七○三所研制的离子注入设备具有离子溅射与离子注入合一的特点，结构合理，并实现了计算机控制。所研制的多次Ｎ＋静态注入Ｔｉ的工艺稳定，效果良好，表面硬度提高１倍以上，摩擦系数下降１～２倍，磨损率降低２０倍。...     

航空钛合金抗疲劳表面改性技术研究进展

重点介绍了提高钛合金疲劳性能的表面改性技术的最新研究进展。主要从喷丸强化、激光冲击强化、挤压、滚压、离子注入、滚磨光整加工、水射流喷丸等典型方式对钛合金的加工能力、作用机理,以及加工后零件的残余应力水平和疲劳性能等方面进行了阐述,以期为航空钛合金零件的表面改性提供借鉴。     

钛及钛合金表面耐磨热处理

综述了近年来为提高钛及钛合金表面耐磨性而采用的热处理表面改性技术,如渗氮、渗硼、离子注入、激光合金化等。讨论了每种工艺方法所获表面改性层的结构和性能特征及其适应范围。其中着重介绍了离子氮化和激光合金化工艺,比较了各自的优缺点,并提出了应进一步研究的方向。     

简讯

全方位离子注入用微波ＥＣＲ等离子体源装置放电成功　　“全方位等离子体源离子注入表面改性技术研究”是中国航空工业制造工程研究所承担的跨行业预研项目。等离子体源是全方位离子注入技术 (ＰＳＩＩ)的重要组成部分 ,它提供注入用的等离子体包围工件 ,其性能直接影响注入改性效果。目前国内同类技术多为灯丝或射频源 ,其性能受到一定的限制。课题组人员在充分调研的基础上 ,决定采用微波ＥＣＲ等离子体源。该项目投资力度小 ,研制难度大 ,但经课题组全体人员的共同努力 ,终于使微波ＥＣＲ装置放电成功。微波ＥＣＲ等离子体源是通过微波 …     

表面织构加工方法的研究

总结了激光加工、电解加工、电火花加工、化学刻蚀、光刻蚀以及超声振动辅助加工技术等方法；分析了表面织构形状对材料表面性能的影响；论述了表面织构几何参数对润滑性、摩擦学特性和疏水性等材料表面性能的影响。得出了合适的表面织构形状、面积率、深径比等表面织构设计参数可有效改善机械零部件表面性能的结论；发现了为获得理想表面性能，不仅需要考虑织构形状和几何参数，还需考虑工况条件、工件材料性质以及加工技术带来的影响。最后对关于表面织构加工技术所存在的问题进行了总结，并对如何提高表面织构技术对材料性能的影响进行展望。     

离子注入技术在航空零件上的应用

介绍了离子注入技术的特点及其在航空零件、生物材料、模具和刀具等产品上的应用实例 ,着重叙述了成都发动机公司在航空发动机轴承和燃油泵上应用离子注入技术的成果     

离子注入对金属表面摩擦性能的改善

本文讨论离子注入对表面摩擦性能改善的情况，重点论述了几种主要元素Ｎ、Ｔｉ、Ｃ、Ｂ对金属表面摩擦性能的改善机理和部分试验结果，并对其它元素摩擦性能的改善做了简要介绍。