材料改性型离子注入机设计及试验研究

一种用于材料改性型离子注入机采用长寿命、大束流的微波离子源作为离子产生系统,离子经多孔三电极引出系统引出,通过加速获得所需的能量进入单元磁四极透镜的真空管道中,当带正电荷的离子束通过四极透镜时受到磁场力的作用,在X平面内受到会聚力,Y平面内受到散焦力,因此圆形的离子束通过透镜后变成长条形的离子束,通过调节打到靶上的束斑在Y方向的尺寸,控制注入的扫描范围。注入时离子束静止不动,工件随靶盘旋转实现均匀扫描注入。在金属材料中注入氮离子(N^(+))之后,氮离子作为间隙原子存在,产生较强的表面应力,对金属表面有强化作用,因而增加了注入层的硬度。离子注入能引起表面层组分与结构的改变,大量的注入杂质聚集在因离子轰击产生的位错线周围,形成柯氏气团,起钉扎位错作用,使表面强化,提高了表面的硬度,从而提高耐磨性。用该装置对刀具进行N^(+)注入,试验及生产数据表明材料表面的硬度和耐磨性得到明显提高。