用强流脉冲离子束(HIPIB)方法在玻璃表面制备ITO膜

强流脉冲离子束 (HIPIB)方法以新的成膜机理通过高强度 (约 10 8W /cm2 ) ,脉冲 (约 70ns)离子束照射到ITO陶瓷靶材上产生的高密度、高温二次等离子体快速地沉积到室温玻璃基片上成功地制得ITO薄膜。经一次脉冲发射即可制得约 6 5nm厚的膜。通过原子力显微镜 (AFM)图象分析膜的表面形貌 ,膜的平整性与膜厚有直接关系 。

HIPIB烧蚀等离子体沉积DLC薄膜结构及性能

利用强流脉冲离子束(HIPIB)烧蚀等离子体在Si(100)基体上快速沉积类金刚石(DLC)薄膜.电压为250keV,束流密度为250A/cm2,脉宽为70ns的离子束(主要由碳离子和氢离子组成)聚焦到石墨靶材上,使石墨充分电离产生稠密的烧蚀等离子体,在石墨靶的法线方向的Si基体上沉积出非晶的DLC薄膜,基片温度选择25℃和100℃.XPS分析显示DLC薄膜中sp3C的含量达到40%.扫描电镜和原子力显微镜分析得知薄膜表面比较光滑,100℃时沉积的DLC薄膜的表面更光滑,表面粗糙度为0.927nm,其摩擦因数为0.10;TEM分析表明DLC薄膜的相结构是非晶的;X射线衍射分析得出薄膜的宏观残余应力为压应力,其大小约为4GPa.

HIPIB辐照处理对316L不锈钢耐磨性的改善

利用强流脉冲离子束(HIPIB)对316L不锈钢进行了表面辐照处理,研究了HIPIB辐照对316L表面摩擦磨损性能的影响。实验结果表明,HIPIB辐照处理后,在深度达50μm以上范围内316L的显微硬度提高,表面滑动摩擦系数降低,耐磨性得到显著改善。采用扫描电子显微镜(SEM)观察辐照前后试样的表面形貌;用X射线衍射(XRD)分析辐照前后试样表面层相结构的变化。结果发现,HIPIB辐照使试样表面光滑化,且表面层产生择优取向。HIPIB辐照引起的强大应力和冲击波使材料发生了明显的塑性变形,不仅导致“形变织构”出现,并且产生大量的位错等缺陷,形成稳定的网络分布,从而强化了316L不锈钢表面层。

W6Mo5Cr4V2钢表面强流脉冲离子束辐照研究

利用扫描电镜(SEM)、台阶仪、X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、显微硬度仪对W6Mo5Cr4V2钢经强流脉冲离子束(HIPIB)辐照前后试样的表面形貌、粗糙度、表层的组织结构及硬度进行了分析,探讨了'熔坑'和硬度'多峰'态形成的原因。结果表明,试样表面粗糙度随辐照次数的增加有所减小;辐照过程使该钢体心立方的马氏体α′-Fe向面心立方的奥氏体-γFe转变,碳化物溶解,马氏体溶碳量增大且晶粒细化,点阵畸变度增大,使W6Mo5Cr4V2钢表面硬度有较大的提高。

金属材料表面强流脉冲离子束辐照强化

介绍了TEMP型强流脉冲离子束 (HIPIB)装置及其工作原理。总结了HIPIB辐照不同金属材料表面后的硬度、耐磨性和耐蚀性的试验结果。HIPIB的瞬间高能量密度沉积导致金属表面快速加热冷却 ,产生显著的热 力学效应。辐照表面发生的细晶强化、加工硬化和相变强化 ,使金属材料在较大的深度范围 (约10 0 μm)内硬度提高 ,耐磨性改善 ;同时 ,辐照表面金属成分纯净化和组织结构均匀化 ,有利于提高金属材料耐蚀性。

强流脉冲离子束辐照WC-Ni硬质合金的摩擦磨损性能

为进一步提高WC-Ni硬质合金的表面耐磨性,采用强流脉冲离子束(HIPIB)对其表面进行辐照处理。利用扫描电子显微镜、显微硬度计和环-块式摩擦磨损试验机研究了HIPIB辐照WC-Ni硬质合金的微观组织、硬度分布和摩擦磨损性能。结果表明:HIPIB辐照WC-Ni硬质合金表面发生快速重熔与烧蚀,组织显著细化、致密化;随着束流密度和辐照次数的增加,熔层厚度与硬化层深度增加、摩擦因数和磨损率降低,束流密度300A/cm^2辐照10次,熔层厚度约4μm,硬化层深度可达160μm,摩擦因数和磨损率分别降低45%和70%。辐照硬质合金表面重熔层的磨损主要表现为以均匀微观切削为主的磨粒磨损,近表层冲击硬化区的磨损仍以Ni粘结相的微观磨损和WC晶粒脱落为主,但辐照应力波的长程硬化作用使硬质合金中WC晶粒与Ni粘结相之间的结合力增强以及Ni粘结相自身强化有效抑制了这类磨损。

强流脉冲离子束辐照合金Ti6Al4V的耐蚀性

采用强流脉冲离子束（HIPIB）技术改性合金Ti6Al4V.HIPIB辐照合金试样的相结构不发生变化,但合金基体α-Ti的XRD衍射峰均发生向高角方向的漂移和宽化.辐照合金Ti6Al4V试样的硬度为4.2 GPa,硬化深度近600μm.辐照试样在1mol/L HCl溶液中呈自钝化现象,辐照试样与原始试样的维钝电流密度相当,但自腐蚀电位显著提高.HIPIB辐照具有改善合金Ti6Al4V耐蚀性作用.

强流脉冲离子束金属材料表面强化技术在中国的研究进展

以TIA-450型碳离子加速器为例,说明了磁绝缘二极管式强流脉冲离子束加速器的原理及结构,对国内该类型强流脉冲加速器在材料表面改性的研究和应用现状进行了系统的介绍,总结了强流脉冲离子束同金属材料交互作用的机理和特点,提出了强流脉冲离子束表面改性的未来发展方向.

强流脉冲离子束辐照对316L不锈钢表面改性的实验研究

利用离子能量为300 keV、束流密度为200 A/cm^2、脉冲宽度为75 ns的混合离子束(70%H^++30%C^+)组成的强流脉冲离子束(HIPIB)对316L不锈钢进行了表面辐照处理,辐照次数分别为1,5,10次．采用SEM,XRD,TEM和EPMA分析辐照后试样表面形貌、表面层相组成和微观结构及元素分布的变化．结果表明,HIPIB辐照使试样表面光滑化,表面层晶粒细化、产生择优取向,杂质元素选择性烧蚀,电化学腐蚀性能明显提高由于HIPIB辐照引起的大应力和冲击波的影响,辐照后在深度达100μm表层内显微硬度提高,表面摩擦系数降低,表面抗磨损性能显著改善．随着辐照次数的增加,316L疲劳极限和蠕变断裂寿命延长,稳态蠕变速率降低．

强流脉冲离子束辐照对DZ4合金微观结构的影响

利用成分为C^n＋（30mol％）和H^＋（70mol％），加速电压为250kV，脉冲宽度为70ns，束流密度为100A／cm^2的强流脉冲离子束（high intensity pulsed ion beam-HIPIB）辐照DZ4镍基高温合金，辐照次数分别为5、10和15次。利用透射电子显微镜（TEM）分析辐照前后合金表层微观结构的变化。结果显示，与原始样品比较，辐照不同次数后的样品最表面都产生了一层晶粒度为5～10nm的多晶层，它是由DZ4合金中各元素的单质相组成的。在距表面一定深度范围内，不存在γ’相；随着深度的增加，γ’相的含量逐渐增加。

强流离子束对金属表面强化的研究进展

以TIA-450强流脉冲碳离子加速器,介绍TIA-450设备的结构和工作原理。总结国内外HIPIB辐照金属材料的表面强化研究结果,讨论强流脉冲离子束与金属表面相互作用机理,进而为HIPIB辐照金属材料的表面改性机理的深人研究提供条件。

强流脉冲离子束辐照涡轮叶片表面的清洗加工

利用强流脉冲离子束辐照的冲击加工作用,进行涡轮叶片表面氧化物的清洗加工。强流脉冲离子束的束斑面积为10-100cm2,离子能量为300keV,束流密度为350A/cm2,在辐照2-20次条件下,涡轮叶片基体表面因高温氧化形成的氧化物层完全去除;辐照表面微米深度浅层的快速熔化凝固,使叶片基体表面的微观缺陷焊合。通过强流脉冲离子束辐照,获得了光滑、平整的涡轮叶片基体表面,实现了涡轮叶片表面的清洗维修。

强流脉冲离子束辐照效应的数值模拟研究进展

强流脉冲离子束(HIPIB)作为一种新型的表面改性技术在表面工程领域具有广阔的应用前景。综述了计算机模拟HIPIB辐照效应的国内外研究进展,对不同类型辐照效应的模拟结果进行了系统分析,为进一步探索HIPIB的辐照机理提供了参考依据。

强流脉冲离子束辐照Ti_6Al_4V的实验研究

研究了强流脉冲离子束辐照钛合金Ti6A l4V样品后的表面形貌、显微硬度和表面相结构的变化。随着辐照次数的增加,钛合金表面的熔坑尺寸逐渐增大、密度减小。表面硬度呈现上升-下降-上升的趋势,XRD的结果表明其变化是由于表面宏观应力和表面晶粒的细化等变化引起的.

强流脉冲碳离子束辐照铬镍钢表面热效应的模拟分析

为了揭示强流脉冲离子束辐照材料表面的热效应,用有限元方法建立了强流脉冲离子束辐照金属表面的传热模型,以铬镍钢(17-19Cr/9-13N i)为靶材,对不同载荷和边界条件下的热效应进行模拟,分析了靶材在不同条件下加热和冷却的效应,给出了铬镍钢在辐照后内部温度分布、状态变化以及温度变化速率.

强流脉冲离子束辐照金属材料表面的研究现状及进展

综述了强流脉冲离子束技术在金属材料表面改性研究的成果及对作用机理的解释,并展望了其发展前景。

强流脉冲碳离子束辐照钛合金表面的热效应数值模拟

建立了强流脉冲碳离子束辐照Ti6A l4V靶材的热传导理论模型,采用Msc.Marc有限元程序,对功率密度为1.4×107W/cm2的强流脉冲碳离子束辐照靶材时产生的热效应进行了数值计算,确定了辐照后靶材表面温度场,得到了温度梯度和温度变化速率的变化规律,并进行了实验验证.

强流脉冲离子束辐照GH3536表面改性研究

利用离子能量为250keV、脉冲宽度为80ns、离子组成为70%C++30%H+的强流脉冲离子束辐照GH3536,辐照次数分别为1、5、10、30、50、100次。采用SEM、XRD、EDS分析样品辐照后表面形貌、相组成和元素分布的变化。结果表明,HIPIB辐照后靶材表面变得光滑平整,近表层晶粒细化,产生择优取向,表层低熔点元素选择性烧蚀。随着辐照次数的增加,表层显微硬度呈减小-增加-减小的变化规律。截面显微硬度由于冲击波的存在也产生波动的变化规律。

强流脉冲离子束辐照钢靶热力学效应数值模拟

为了揭示强流脉冲离子束辐照材料表面的热力学效应,介绍了强流脉冲离子束与钢靶相互作用的理论模型.以此为基础,通过数值模拟计算了离子能量为300keV,束流密度为200A/cm2的离子束与钢靶相互作用的热力学效应,得到了温度场分布、温度梯度分布,以及应力与应力波传播过程的模拟计算结果,结果表明辐照后材料表面在极短时间内发生了剧烈的温度与应力变化.

强流脉冲离子束辐照TA1与TC4表面形貌特征

强流脉冲离子束（HIPIB）以其高密度能量沉积的特点,被广泛应用在材料表面改性上.本实验采用用强流脉冲离子束脉冲辐照工业纯钛TA1与钛合金TC4,实验参数为：束流结构为70％C＋ ＋30％H＋,加速电压为250kV,束流密度为170～200A/cm2,束流脉冲宽度为80ns.分别研究5次、10次、15次和20次辐照下表面形貌特征.结果表明：辐照后材料表面在热力学作用下先后形成带状发亮“山脊”及环状起伏形貌;在表层选择性烧蚀作用下形成内部光滑的凹坑,在亚表层喷发作用下有中间带空洞的凹坑产生;随着辐照次数的增加,材料表层及亚表层的成分及结构趋于均匀,热传导及力学作用亦趋于稳定平衡,TA1表面起伏和凹坑逐渐减少甚至消失,逐渐趋于光滑;由于相界的存在,TC4表面还有少数相界处选择性烧蚀及喷发所形成凹坑.