Tribological behavior of AISI302 austenitic stainless steel modified by elevated temperature nitrogen plasma immersion ion implantation

AISI302 stainless steel samples were modified by elevated temperature nitrogen plasma immersion ion implantation at temperature ranging from 330 ℃ to 450 ℃. The tribological behaviors of the implanted layers of the samples were investigated. The samples were characterized by Auger electron spectroscopy (AES), glancing angle X-ray diffraction (GXRD), and nanoindentation. The results show that the implantation temperature plays an important rule on the microstructure and surface properties of the implanted layers. The thickness of the modified layer implanted at 390 ℃ is about 9 μm. It is improved about two orders compared with that of the implanted at room temperature. The surface nanohardness and the wear resistance of elevated temperature implanted layers increase significantly, and the friction coefficient decreases obviously in comparison with the unimplanted one. These data suggests that the improvement results from the formation of new phases such as ε-(Fe, Cr, Ni)2+xN, or noncrystal phase.

金属离子高温注入原理与工艺研究

采用离子与固体相互作用理论和辐照增强扩散理论建立了金属离子高温注入的传质模型,利用有效形成热理论建立了金属离子高温注入合成金属间化合物相形成预测模型。采用MEEVA源进行了Al离子高温注入镁合金AZ31表面改性。利用Rutherford背散射和X射线衍射方法分析了注入改性层的成分与相结构,利用动电位阳极极化测量及摩擦磨损试验测定了注入改性镁合金AZ31的耐腐蚀、抗磨损性能。计算的Al离子高温注入镁合金AZ31的成分—深度分布及金属间化合物Al12Mg17形成规律与试验测量结果相符。注入剂量为6×1016ions·cm-2的Al离子高温试样,腐蚀电位和孔蚀击穿电位分别达到-1180mV(SCE)和-480mV(SCE),维钝电流密度较原始镁合金试样的电流密度约降低1个数量级。高温注入镁合金试样的磨痕较窄,磨损量较原始试样减小约20%。Al离子高温注入显著改善了镁合金AZ31的耐腐蚀、抗磨损性能。

N等离子体基注渗方法研究

等离子体基注渗技术在材料表面改性中具有极为重要的应用,本文报道了一种实现恒温条件的N等离子体基注渗的工艺方法,利用该方法可以根据工艺研究需要,实现注渗剂量、注渗能量(加速电压)和注渗温度单一参数调节,为等离子体体基注渗工艺的优化提供了一种切实可行的研究方法。利用本文提出的工艺方法,对纯铁进行了各种温度下的N离子注渗。结果表明,处理过程中,可依据工艺设计,单参数大范围改变注渗电压或注渗恒温温度,温度波动很小,离子注入层厚度得到明显提高。

等离子体基高温离子注入研究进展

综述了等离子体基高温离子注入的发展及应用情况 ,介绍了由于高温注入中辐照增强扩散和热扩散的共同作用 ,注入层成分、组织结构、力学性能和抗腐蚀性能随温度提高发生的变化。并对今后的发展趋势作了预测。

Al离子高温注入Fe靶的表面合金化研究

利用能量120 keV的Al离子注入250和500℃的Rj靶,研究了高温注入条件下Fe靶表层合金化过程.Fe靶表 层A1的浓度一深度分布和相结构分别采用Rutherford背散射谱(RBS)和X射线衍射谱(XRD)分析.实验结果表明:注 入剂量为1×10"cm一。时, AI离子注入250和500℃Fe靶的注入深度分别为180和200 nrn,峰值浓度均为10％(原子 分数).离子注入层中形成了金属间化合物AllaFe4相,同时记录到少量残留氧造成的氧化物A1Ee03相.利用有效形成热模型 合理解释了Al离子高温注入Fe靶的合金相形成规律,利用相应金属离子高温注入金属靶传质模型可获得与实验相符的结果.

Cr4Mo4V轴承钢喷丸与等离子体基升温注渗耦合强化效应

采用喷丸和等离子体基高温氮离子注渗对Cr4Mo4V钢进行了复合表面强化处理,研究了强化层中氮离子浓深分布和残余应力深度分布。结果表明,相对于单一注渗处理和喷丸强化试件,复合处理试件表面氮浓度、扩散深度、表面压应力幅值和深度都大幅提高,表明喷丸和注渗处理之间存在耦合效应。

高温低能高电流密度离子注入材料的摩擦学应用

高温低能高电流密度离子注入技术，已表明可以显著改善各种材料的摩擦学性能。本文综述了此领域中一些研究结果，并在奥氏体不锈钢和工具钢材料上对该技术与离子氮化和在相同条件下高能离子注入技术作了比较。显微结构分析及摩擦学性能评价表明，三种技术可以产生差不多相同的显微结构，但低能离子注入层由于具有较高的氮浓度和较深的扩散层而显示了较高的耐磨性。本文提出了一个物理模型来表示这种现象的机理。高电流密度是形成较深氮化层的主要原因，而离子能量具有次要作用，只要它能克服表面障碍，去除原有的氧化层，防止表面氧化，并在表面上建立起较高的氮浓度就可促进随后的快速扩散。对该技术的应用与限制也进行了论述。