鈦合金等離子體基離子注入層結(jié)構(gòu)和摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、本文采用等離子體基離子注入技術(shù)對Ti6Al4V合金進(jìn)行表面改性處理。系統(tǒng)的研究了注入電壓，注入氣體對改性層成分及摩擦磨損性能的影響。
　　利用X射線光電子能譜(XPS)研究了注入層中各個元素深度分布和價態(tài)信息；采用原子力顯微鏡(AFM)分析離子注入層表面形貌和粗糙度。利用力學(xué)性能顯微探針測量了注入層的納米硬度、彈性模量隨壓入深度的變化并測量了磨痕輪廓；采用摩擦磨損試驗儀測試了注入層摩擦磨損性能；用掃描電鏡觀察了磨痕形貌。
　

2、　成分結(jié)構(gòu)分析顯示，大多數(shù)等離子體基離子注入樣品的表面粗糙度較未處理樣品有不同程度的降低。等離子體基離子注空氣層中氧濃度分布不同于束線式離子注入的類高斯分布，而氮濃度分布與束線式離子注入的類高斯分布相似。離子注入樣品的改性層，外層為TiO2，外層與內(nèi)層基體之間存在Ti2O3、TiO、TiN。離子注入引起基體元素Ti、Al的濃度發(fā)生變化，近表面區(qū)域Ti的原子百分含量減少，Al的含量增加。
　　離子注入樣品的納米硬度較未處理樣品有明顯

3、提高。隨著注入電壓升高，注空氣層的納米硬度增加，50kV注空氣層納米硬度較基體提高了近23％，其它改性層也有較大提高。離子注入空氣層彈性模量曲線與納米硬度曲線相似，50kV注入層提高最為明顯。經(jīng)過氮氧混合注入的試樣，納米硬度由基體的4.67GPa增加到50kV氮氧混合注入的5.18GPa，提高了20%。注入電壓與注入劑量相同時，注空氣、氮氧混合注入試樣改性層納米硬度與彈性模量均比氮氧梯次注入試樣高。
　　離子注入試樣的摩擦系數(shù)與磨