高溫合金強(qiáng)流脈沖速流表面改性機(jī)理及工藝.pdf

1、利用TIA—450型強(qiáng)流脈沖離子束設(shè)備（離子束構(gòu)成：C+70％+H+30%），在脈沖電壓200kV、束流密度170～200A/cm2、能量密度2～3J/cm2、脈沖寬度80ns下，對(duì)高溫合金GH3536進(jìn)行1次、5次、10次、30次、50次、100次輻照實(shí)驗(yàn)。
　　利用TRIM程序模擬C+和H+入射GH3536靶材的離子分布、能量沉積和缺陷的形成過程；利用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射儀（XRD），觀察分析輻照前

2、后靶材晶粒尺寸變化、表面形貌變化、相結(jié)構(gòu)、顯微組織變化；利用顯微硬度儀、電化學(xué)工作站等檢測(cè)輻照前后靶材顯微硬度和耐蝕性能的變化。探討了HIPIB與靶材GH3536的交互作用機(jī)理，系統(tǒng)的研究隨著輻照次數(shù)的增加，靶材表面的形貌、組織結(jié)構(gòu)及性能的演變規(guī)律。
　　通過TRIM程序模擬，同等能量的H離子射程為877nm遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于C離子的射程244nm;離子入射靶材的能量沉積主要有C離子的電子能損構(gòu)成，靶材內(nèi)部能量瞬間積聚,能量主要沉積在亞表層

3、,亞表層物質(zhì)噴發(fā)可能使靶材表面產(chǎn)生熔坑；靶材中空位缺陷主要由 C離子的核能損構(gòu)成，離子束能量沉積分布引發(fā)晶體缺陷（空位、位錯(cuò)、小角度晶界）的形成、復(fù)合與運(yùn)動(dòng)，在距表面一百微米處造成顯微硬度顯著提高，從而產(chǎn)生―長(zhǎng)程硬化‖效應(yīng)。
　　HIPIB輻照次數(shù)對(duì)靶材形貌影響較大，輻照后GH3536表面熔坑數(shù)量呈現(xiàn)先增加后減小的變化規(guī)律，熔坑直徑逐漸變大深度變淺,表面變得平整光滑。隨著輻照次數(shù)的增加,近表層空位的分布均勻化,故近表層缺陷造成的能

4、量不穩(wěn)定區(qū)域分布也變得均勻,這些不穩(wěn)定區(qū)域噴發(fā)形成熔坑的幾率變得相同,所以熔坑的數(shù)量減少。
　　XRD測(cè)得結(jié)果表明在距離表面100ns處衍射峰向低角度方向偏轉(zhuǎn)說明有拉應(yīng)力存在；在距離表面30μm處衍射峰向高角方向偏轉(zhuǎn)說明有壓應(yīng)力存在。由于在距離表面100ns處伴隨有離子的注入，離子注入導(dǎo)致晶格畸變，表現(xiàn)為拉應(yīng)力。在距離表面30μm處只受到應(yīng)力波的作用，此處表現(xiàn)為壓應(yīng)力。
　　隨著輻照次數(shù)的增加靶材表面顯微硬度呈先減小后增加的

5、變化規(guī)律，最大值293.7 HV。一次輻照后靶材表面Al、Ti等低熔點(diǎn)元素?zé)g，使得強(qiáng)化相γ，減少，使得硬度降低，隨著輻照次數(shù)的增加表面物理和化學(xué)不均勻性減小，表面晶粒細(xì)化，納米晶非晶等產(chǎn)生，導(dǎo)致硬度提高。輻照后靶材截面顯微硬度在距表面120μm以內(nèi)明顯增加，最大值為289HV。應(yīng)立波的作用是產(chǎn)生近表面硬度升高的主要原因。
　　動(dòng)電位極化曲線顯示輻照前自腐蝕電流為1.002×10-7A，輻照后自腐蝕電流降低，五次輻照后靶材陽極極化