Ta离子注入Ti6Al4V合金耐磨性研究

用5种Ta离子注入剂量(1.2×1016、3×1016、1.5×1017、3×1017、4.5×1017ions/cm2)对Ti6Al4V合金进行离子注入表面改性。采用纳米硬度计测量Ta离子注入前后Ti6Al4V合金表面硬度随压入深度的变化,利用多功能摩擦磨损试验机研究Ta离子注入前后Ti6Al4V合金材料的耐磨性,利用X射线衍射技术研究Ta离子注入前后Ti6Al4V合金表面的物相分布。结果表明,除Ta离子注入剂量为3×1017ions/cm2外,Ta离子注入Ti6Al4V合金硬度有一定的提高;Ta离子注入Ti6Al4V合金摩擦系数降低;除Ta离子注入剂量为3×1017ions/cm2外,Ta离子注入Ti6Al4V合金的耐磨损性能得到了改善。摩擦系数降低和硬度提高、Ta离子注入的固溶强化、单质Ta新相的弥散强化改善了Ti6Al4V合金的耐磨损性能。

Ta离子注入Ti6Al4V合金的抗腐蚀性能

用注量为1.2×1016、3×1016、1.5×1017、3×1017、4.5×1017/cm2的Ta离子对Ti6Al4V合金进行表面改性,加速电压为146.5 keV。Ta离子注入后,用动电位极化曲线研究其抗Hank’s溶液腐蚀性能,用小角掠射X射线衍射研究其表面物相结构,用X射线光电子能谱分析其腐蚀样品的表面元素化合态。结果表明,Ta离子注入改善了Ti6Al4V合金抗Hank’s溶液腐蚀性能,但试样的腐蚀电流密度并非随Ta离子注量增加而单调减小,试样表面合金层、单质Ta和氧化物,共同形成腐蚀阻挡层,提高其抗腐蚀性能。

不同气氛下钽离子注入对硬质合金表面性质的影响

为了增强硬质合金的性能,分别在通氮气和不通氮气两种真空气氛下,利用MEVVA源对硬质合金表面注入贵金属Ta,注入剂量为1.5×1017,3.0×1017,6.0×1017ion/cm2。通过X射线光电子能谱、X射线衍射以及金相显微镜等方法对注入试样进行结构表征和分析,在此基础上对其表面硬度、摩擦系数、防腐蚀等性能的测试结果进行讨论分析,结果表明这些表面性能得到了明显的提升。研究发现,氮气氛对注入试样的整体表现起了非常重要的促进作用,表面结构和性能的改变很大程度上受到了表面新相生成的的影响,同时也与注入本身的机制有关。