多离子束材料表面改性层研究

多离子束(简称MIB)是离子注入发展起来的材料表面改性高技术,工膜具经MIB处理后现场使用寿命可提高2～4倍。材料经MIB处理后改性层的硬度明显提高、摩擦系数减小、耐磨性增强;改性层是由(Ti_3N+TiN)、(αFe+TiN)、(αFe(N)+Cr_7C_3)三层次组成,与基体间附着性好、晶粒细化呈纳长相。

离子束合成TiO_2薄膜对医用NiTi合金表面的改性

采用离子束增强沉积法制备ＴｉＯ２薄膜，对医用ＮｉＴｉ合金进行表面改性处理．系统研究了薄膜的表面组成、结构、形貌及耐蚀性、亲水性等与血液相容性相关的表面性质．ＮｉＴｉ合金表面沉积ＴｉＯ２薄膜后、抗模拟体液的腐蚀性提高，凝血时间延长．为进一步提高ＴｉＯ２薄膜的抗凝血性，对ＴｉＯ２薄膜的进一步表面改性－表面结合肝素分子进行了初步尝试，结果表明，薄膜表面组成发生变化，表面亲水性进一步提高。

强流脉冲离子束辐照W6Mo5Cr4V2高速钢表面改性研究

利用强流脉冲离子束(HIPIB)技术对W6Mo5Cr4V2高速钢进行表面辐照处理.HIPIB主要由Cn+(70％)和H+(30％)组成,束流密度为160 A/cm2,加速电压为250 kV,脉冲宽度为80-100 ns,能流密度为3-4 J/cm2,脉冲次数分别为1,3和5次.利用XRD,SEM和EPMA研究了HIPIB辐照处理前后该高速钢表面层结构和成分的变化,结果表明,HIPIB辐照处理使该高速钢表面层发生由马氏体α’-Fe向奥氏体γ-Fe转变,其表面产生许多火山口状熔坑,熔坑中心处富含离子束元素成分,熔坑的形成可以用“雨滴”模型进行解释.由于HIPIB辐照压缩波的影响,处理后在深度达200μm左右的范围内该高速钢的显微硬度提高,表面层耐磨性能提高近2倍,而且耐腐蚀性能也有所提高.

溶胶-凝胶法制备TiO_2与SiO_2-TiO_2薄膜对医用NiTi合金的表面改性

采用溶胶-凝胶法制备 TiO2与SiO2-TiO2薄膜,对医用 NiTi合金进行表面改性处理.利用X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）、划痕试验和电化学腐蚀试验等手段系统研究了薄膜的结构、形态及性能. 通过动态凝血时间和血小板粘附的测量研究和评价了薄膜的体外血液相容性.结果表明,在一定范围内,较高热处理温度有利于薄膜与基体间的结合强度和耐腐蚀性的提高;NiTi合金表面镀TiO2与SiO2-TiO2薄膜后,其血液相容性明显提高.

NiTi形状记忆合金表面改性绝缘膜的研究

用三极反应溅射离子镀法在ＮｉＴｉ形状记忆合金基片上镀制ＴａＮ膜，并在６００℃干燥空气中氧化１ｈ，形成氧化膜．研究了氧化后的ＴａＮ膜的性能及其成分和结构，结果表明：膜完全氧化成ＴａＯ．Ｔａ，Ｎ，Ｏ等在膜中分布比较均匀，它的韧性良好，与基体结合强度高，绝缘性良好；膜－基体间约有４０ｎｍ的离子束混合区．

宽带激光熔覆WC_P/Ni基合金梯度复合涂层组织与摩擦磨损特性

研究了铸造WCP/Ni基合金梯度复合涂层组织与摩擦磨损特性。结果表明,梯度复合涂层与基材实现了良好的冶金结合,涂层内有γ-Ni枝晶组织,γ-Ni+M23C6共晶组织以及凝固结晶析出的M6C、M23C6、M7C3等块状或条状组织;随着铸造WCP体积分数的增加,复合涂层摩擦系数减小,耐磨性增加。19-4试样的耐磨性最高值为4.61,是基材的3倍以上。梯度涂层的磨损机理为磨粒磨损与粘着磨损的复合作用。

偏压对阴极电弧离子镀AlN薄膜的影响

在不同基体负偏压作用下，用阴极电弧离子镀等离子体物理气相沉积（ＰＶＤ）方法在单晶 Ｓｔ（１００）基片上获得六方晶系的晶态ＡｌＮ薄膜．用Ｘ射线衍射仪分析了沉积膜的物相组成和晶格位向随 偏压的变化，在扫描电子显微镜（ＳＥＭ）下观察沉积膜的显微组织形貌．结果表明，在较小偏压下，ＡｌＮ 膜呈（００２）择优取向，表面致密均匀；在较大偏压下，ＡｌＮ膜呈（１００）择优取向，表面形貌则粗糙不 平．ＡｌＮ薄膜的择优取向及表面形貌受到不同偏压下不同离子轰击能量的影响．

医用不锈钢表面沉积类金刚石薄膜的电化学腐蚀性能研究

医用316L不锈钢植入物植入体内后,体内环境可导致其产生腐蚀和Ni离子的析出。利用双放电腔微波等离子体源全方位离子注入设备,采用等离子体源离子注入(plasmasourceionimplantation,PSII)和等离子体增强化学气相沉积(plasmaenhancedchemicalvapordeposi tion,PECVD)复合工艺在医用316L不锈钢表面沉积类金刚石薄膜,进行表面改性,以提高其在模拟体液环境中的腐蚀阻抗。扫描电子显微镜和原子力显微镜观察发现,薄膜由纳米粒子构成,膜层连续光滑。电化学腐蚀测试表明:采用PSII+PECVD复合工艺制备的类金刚石薄膜与316L不锈钢改性体系在(37±1)℃的Troyde’s模拟体液中的自腐蚀电位约为120mV,体系的击穿电位超过1.9V,与基体316L不锈钢相比,其热力学稳定性与抗腐蚀性能得到增强,改性效果优于单独的PECVD工艺。

通过制备Ti/TiC和Si/Si_xN_y过渡层在铜基体上沉积类金刚石膜的研究

将磁控溅射物理气相沉积(MS-PVD)和电子回旋共振-微波等离子体增强化学气相沉积(ECR-PECVD)技术相结合,在铜基体上通过制备两种不同的过渡层,成功地沉积了类金刚石膜。拉曼光谱结果分析表明,所制备的碳膜都具有典型的类金刚石结构特征。通过原子力显微镜对薄膜的微观形貌进行分析,采用纳米压痕测量薄膜的硬度和模量。并对Ti/TiC过渡层和Si/SixNy过渡层上沉积的类金刚石薄膜进行了研究对比。

等离子体源离子渗氮 1Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢磨损特性的试验研究

用等离子体源离子渗氮，即低能（１～３ｋｅＶ）、超大剂量（１０１９～１０２０ｉｏｎｓ／ｃｍ２量级）Ｎ＋注入－同步扩散改性技术，在２８０℃和３８０℃下处理１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ奥氏体不锈钢，获得了最大深度分别为１．６μｍ和１０．６μｍ，固溶Ｎ的最高原子浓度均约为２５％的Ｎ过饱和面心立方相（γＮ）改性层．销－盘磨损试验表明：在２ｍ／ｓ和较宽负荷范围（等效正应力０．２～２．８ＭＰａ）条件下，高硬度（ＨＫ０．１Ｎ２２００）的γＮ相改性层具有较高的承载能力和较长的耐磨寿命．高度过饱和Ｎ在母相奥氏体中的固溶强化作用，是使等离子体源离子渗氮奥氏体不锈钢耐磨性提高的主要原因．

冠脉支架表面PLGA涂层制备及其血液相容性研究

采用静电喷涂沉积(electrospray depositionESD)法在冠脉支架表面制备了PLGA涂层。采用O-LYMPUS体式显微镜、原子力显微镜(AFM)观察了涂层宏观表面形貌及三维形貌;通过对涂层支架进行球囊扩张考察了PLGA涂层与支架的结合力;通过血小板粘附实验和动态凝血时间测定研究PLGA涂层的血液相容性。结果表明:ESD法在冠脉支架表面制备PLGA涂层,支架筋拐角处无明显的聚合物胶体缠绕、粘连且涂层表面光滑;PLGA涂层将316L不锈钢基体的微坑覆盖,基体Ra=16.174nm,PLGA涂层Ra=0.149nm,涂层表面粗糙度小;涂层支架撑开后在最大塑性变形位置无涂层撕裂、翘起等缺陷,涂层与支架有良好结合力;PLGA涂层血小板粘附量少,变形小,未引起血小板激活,动态凝血时间长,直到50min未产生凝血,PLGA涂层具有较好的血液相容性。

提高直升机齿轮传动干运转能力的离子注入技术

根据直升机传动系统干运转能力的要求,用销盘试验机测定了M o离子注入量及润滑条件对齿轮钢12C r2N i4A摩擦副摩擦因数和磨损量的影响。结果表明:M o离子注入对摩擦因数影响很小,但可大大降低磨损率,对增强材料耐磨性有很好的作用。在FZG齿轮试验机上进行了齿轮改性前后的对比试验,结果表明,未改性齿轮干运转30 m in后齿面明显胶合,而改性处理后的齿轮经45 m in干运转试验,齿轮工作良好,齿面光整,仍然可以继续使用,具有很好的干运转性能。

激光熔覆Ni60在抽油泵柱塞上的应用

在45钢柱塞表面激光熔覆制备Ni60粉末涂层,用于代替氧乙炔喷焊Ni40涂层,研究了组织形态和各种性能,结果表明:与火焰喷焊层相比,激光熔覆层的组织均匀细小,硬度及耐磨性耐蚀性更好。

工程陶瓷的等离子弧加工技术

介绍了附加阳极等离子弧加工陶瓷材料的基本原理、基本形式和特点 ,以切割厚度为 6mm的 Al2 O3陶瓷板为例 ,研究了水再约束、磁场再约束、水磁综合再约束等各种约束条件对等离子弧柱特性及切口质量的影响规律。结果表明 ,喷嘴直径为 4mm时 ,切口宽度小于 5 mm,切口角小于 3°,无渣切速可达 0 .8～ 1

医用TiO_2/SiO_2薄膜表面共价键合肝素研究

以γ-氨丙基三乙氧基硅烷和戊二醛作为偶联剂研究了TiO2与SiO2-TiO2生物陶瓷膜表面固定肝素. 利用红外光谱（FT-IR）和X光电子能谱（XPS）的测量结果表征薄膜表面肝素化前后的结构和组成;对接触角和体外血液相容性的研究表明,肝素化处理后,薄膜表面的亲水性和抗凝血性显著提高.

激光-等离子体辅助化学气相沉积工艺参数对氮化硅膜显微硬度的影响

采用一种新的方法──激光-等离子体辅助气相沉积法（LPCVD），在自行研制的LPCVD装置上进行了SiH4-NH3-N2体系沉积Si3N4膜的工艺试验；采用正交试验法选择工艺多数，根据显微硬度评价膜层性能，并找出最佳工艺参数：激光功率密度为328W／cm2，RF电源功率为50W，氮硅流量比为10。结果表明，激光功率密度对膜层显微硬度的影响最大，RF电源功率的影响次之，氮硅流量比的影响最弱。

等离子体源离子渗氮合成硼碳氮薄膜的研究

采用等离子体源离子渗氮，即低能（1-3keV）、超大剂量（10^(19)～10^(20)ions．cm^(-2)）氮离子注入-同步热扩散技术，在300～500℃处理碳化硼薄膜，合成了硼碳氮三元薄膜．俄歇电子能谱和漫反射富氏变换红外光谱分析表明，合成的硼碳氮薄膜是碳硼比固定，氮含量可控的非晶态薄膜．300℃渗氮的薄膜由sp^2型的硼、碳、氮微区构成，而500℃渗氮的薄膜则由sp^3和sP^2型复合的微区组成．较高的渗氮工艺温度促进sP^3型结构的形成，渗氮工艺时间对薄膜结构的影响不显著．

宽带激光熔覆铸造WCp/Ni基合金梯度复合涂层的组织和性能

研究了宽带激光熔覆铸造 WCp/ Ni梯度复合涂层的组织和性能。结果表明 ,熔覆层与基材之间实现了冶金结合。熔覆层由基体组织γ- Ni枝晶、共晶组织γ- Ni+M2 3C6 、未熔铸造 WCp以及M6 C、M7C3、M2 3C6 组成。熔覆层内硬度分布均匀 ,从熔覆层至基材的硬度变化平缓 ,避免了裂纹的产生。熔覆层的耐磨性随 WCp含量的增加而提高。 19- 4号试样的耐磨性最好 ,比基材提高了

纳米碳管对MWPCVD过程增强金刚石形核的影响

利用石英钟罩式微波等离子体化学气相沉积 ( MWPCVD)实验装置 ,研究了硅基体表面沉积金刚石薄膜时纳米碳管对金刚石形核过程的影响。扫描电子显微镜 ( SEM)形貌分析结果显示 ,纳米碳管处理能够促进金刚石形核。对非研磨基体而言 ,这是一种有效的增强金刚石形核的表面预处理方式。

Ti-Ta-O复合薄膜的制备及抗腐蚀性

采用离子束增强沉积法在 ＮｉＴｉ基体上合成了具有不同组分比的 ＴｉＴａ-Ｏ薄膜 研究了组分比对薄膜的相结构、力学性能和抗模拟体液腐蚀性的影响ＳＥＭ，ＡＦＭ和ＸＲＤ分析表明，所有薄膜均由纳米粒子堆积而成，膜层连续光滑，纯Ｔｉ-Ｏ膜为金红石结构，而 Ｔｉ-Ｔａ—Ｏ膜为非晶态 划痕实验、显微硬度分析和电化学测试研究表明，加人Ｔａ后，膜与基体间的结合强度、韧性和抗腐蚀性增强，显微硬度下降．