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…     

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.     

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。     

高能束表面改性技术在航空领域的应用

高能束表面改性适用于各种金属和合金,能够显著提升材料表面硬度、耐磨、耐蚀等性能指标,是航空部件实现性能提升的有效手段之一。本文总结了6种高能束表面改性技术的基本原理、设备构成和改性应用,其中激光相变硬化通过马氏体相变强化金属材料表面;激光熔覆通过选择不同粉末实现表面修复和表面性能提升,重点在于控制裂纹缺陷;激光冲击强化可有效解决航空发动机部件高周疲劳断裂问题;强流脉冲电子束和强流脉冲离子束一方面需要提高设备的性能和运行稳定性,另一方面要针对航空部件应用开展深入研究;而离子束辅助沉积则可以通过制备固体润滑涂层实现对微动磨损的有效防护。最后,提出对高能束表面改性机理深入研究、发展专业化智能化装备和实现多种束源复合与集成的发展方向。     

离子注入技术的应用和发展

本文综述了离子注入技术的特点、应用、效益和发展,最后介绍了工业用离子注入机。一、离子注入技术的特点离子注入是一种新型表面处理技术。它是通过注入外来离子改变材料近表面化学成分和表面层结构,从而提高材料表面的物理、力学和化学性能,同时又保持基体材料原有性能、尺     

钽的氮离子注入法研究

研究了氮离子注入法对钽基材的表面强化，试验证实可大大提高钽材的表层硬度及耐蚀性能。俄歇电子能谱及Ｘ射线衍射分析表明，Ｔａ在注入Ｎ＋后生成了新相ＴａＮ（０．１）。     

离子注入可以改善轴承表面性质

马歇尔空间飞行中心的研究人员一直在研究向金属中注入氮离子和钛离子,以改善材料的抗疲劳、耐腐蚀和耐磨损性能,而又不改变材料的整体性能。使用离子注入工艺可以节约铬和钴等战略物资,以便在更需要的地方使用     

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。     

2Cr13钢的全方位离子注入与离子束增强沉积复合表面强化处理

对 2Cr13不锈钢表面进行了等离子体浸没离子注入(PIII)与离子束增强沉积(IBED)复合强化处理。对强化后的试样进行了俄歇电子能谱(AES)、X光电子能谱(XPS)分析及显微硬度、摩擦磨损和耐腐蚀性能测试。结果表明,处理后的试样表面层中含有强化相TiN和CrN;与基体相比,被处理试样的显微硬度显著增大,最大增幅达80 4%;摩擦系数降至 0 2~0 3,磨痕宽度最大减少了近 4倍;腐蚀电位最大提高了 5倍,腐蚀电流密度减少了 26倍。磨损中粘着现象大大减轻,耐磨耐蚀性能得到了显著改善。     

GCr15钢等离子体基碳氮离子注入表面强化

通过改变碳和氮的注入顺序和注入剂量条件,研究了GCr15钢表面硬度和摩擦磨损性能的变化规律,讨论了等离子体基碳氮离子注入对GCr15钢表面的强化效果.     

航天功能防护涂层设计与调控

随着航空航天技术的不断发展,航天材料在使用过程中会面临更加复杂苛刻的服役环境,研究出具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性等不同防护功能的涂层材料成为当前的研究重点。本文系统归纳和评述了润滑涂层、耐磨涂层与耐蚀涂层材料的研究进展,主要包括DLC薄膜、MoS2薄膜、氮化物涂层、石墨烯基涂料等。在此基础上并探讨了复合、梯度多层、纳米多层等结构设计方法和工艺技术及对涂层性能的增强机制。指出航天功能防护涂层未来将向着通过跨尺度结构设计,综合多种防护机理制备出超长寿命的航天功能防护涂层的方向发展。     

注入N＋强化铍表面的探索

本文采用先进的离子注入技术改善金属铍的表面性能。文中选用单一能量注入N~+和分级能量注入N~+两种工艺来强化RJY-40铍的表面,均在不同程度上提高了RJY-40铍的显微硬度和改善了耐磨性。其中分级能量注入N~+样品(Al_2O_3-Be)的摩擦系数由0.5～0.6降低到0.1～0.3左右。采用X光电子谱(XPS)和电镜等手段分析研究了样品的表面成分和结构,并讨论了其强化机制。从效果、工艺、设备等方面将注入N~+和美国注入B~+技术进行比较,认为注入N~+技术有较大的优越性。     

离子注入技术在航天工程中的应用

在航天工程中，精密元器件和系统在机械特性方面有不同的要求，如；硬度，抗磨损，摩擦，耐腐蚀等。目前从现有的材料中很难选择出符合这些要求的材料，近年来离子束对金属，陶瓷，聚合物的表面改性已有满足这些要求。本文讨论了离子注入特殊性，表面改性机量和一睦研究试验结果。     

纳米电刷镀

纳米材料是近几年才出现的新型材料,具有不同于微观和宏观物质的许多介观特性,由于材料的超细化,使其在许多方面表现出独特的特性,具有比普通材料高得多的强度与硬度。研究表明,在电刷镀中加入纳米硬质颗粒能获得比普通复合镀层更高的硬度、耐磨性和减摩性,有效提高镀层性能,因此,纳米复合镀层的应用前景广阔。电刷镀技术是一种广泛应用于机械零件表面修复与强化的表面工程技术。纳米电刷镀属于复合电刷镀的新发展,其基本方法,是采用刷镀的方法,使金属离子和悬浮在镀液中的不溶性纳米硬质微粒共同沉积到被镀基材表面,从而形成纳米复合镀层,这是一种新的刷镀工艺方法。由于不溶性固体微粒在复合刷镀层中的强化作用,使纳米复合电刷镀层表现出耐磨、耐蚀等优异的综合性能,为机械零部件的再制造提供了前所未有的机遇,成为再制造工程技术的重要组成部分。纳米电刷镀技术和电刷镀的基本原理相同,都是金属离子的阴极还原反应。纳米电刷镀与电刷镀的区别主要在于:纳米电刷镀要在镀液中加入一定量的不溶性纳米微粒,并使其均匀地悬浮在镀液中,这些不溶性纳米微粒能够吸附镀液中的正离子,发生阴极反应时,与金属离子一起沉积在工件上,获得纳米复合镀层。其余一些没有吸附正离子的不溶性固体(...     

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。     

离子束加工技术及其在航空工业中的应用

离子束加工是一种原子级尺寸的加工技术。离子刻蚀、离子注入、离子镀和离子溅射沉积等离子束加工工艺已在航空工业中获得大量应用。目前，正在研究开发一些新的离子束加工工艺。     

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。     

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.     

金属材料激光表面改性与高性能金属零件激光快速成形技术研究进展

 简要报道本实验室目前在先进航空金属材料激光表面改性及高性能金属零件激光快速成形技术研究与应用的新进展。主要内容包括 :(1 )钛合金耐磨阻燃激光表面合金化与激光熔覆表面改性技术;(2 )刷式密封及指尖密封跑道高温自润滑耐磨涂层新材料及其激光熔覆制备新技术;(3 )难熔金属硅化物复合材料高温耐磨耐蚀多功能涂层新材料及激光熔覆涂层技术;(4 )高性能 /梯度性能钛合金及高温合金结构件激光快速成形技术。     

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．