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1、離子束表面改性技術研究綜述蘇文玉（齊魯工業(yè)大學，機械與汽車工程學院，機械設計制造及其自動化，201107051025）摘要：本文針對離子朿表面改性技術的由來、發(fā)展歷程、研究水平及主要應用領域進行闡述。并對現(xiàn)階段該技術存在的問題進行簡要介紹，最后對該技術未來的研究及發(fā)展方向做出展望。關鍵詞：離子朿表面改性技術；發(fā)展歷程；應用領域；存在問題;發(fā)展方向0引言離了束表面改性技術是70年代初逐漸發(fā)展起來的一種新穎的表面改性技術。該技術是把工件放在離了注入機的真空室中，在幾十至幾百千伏的電壓下，把所需元素的離了注入到工件表層內的一種表而強化處理工藝。大量實踐己證實，離子注入能
2、使工件的摩擦系數(shù)、耐搟性、抗蝕性、耐疲勞性以及超導性能、催化性能、光學性等發(fā)生顯著的變化。[1]1離子束表面改性技術的發(fā)展歷程隨著離子注入技術的發(fā)展，離子注入己從單一元素的注入發(fā)展到離子束混合、離子束增強沉積等復合注入技術。1987年，美國Wiscosion大學Cnrad教授成功地發(fā)明了等離子體源離子注入技術，從根本上克服了傳統(tǒng)的離子注入只能進行“視線注入”（即只有正對著離子槍口的工件表血才能被注入離子）的致命弱點，使離子注入表面改性技術產(chǎn)生了一個突破性的發(fā)展。2離子束表面改性技術的現(xiàn)階段研究水平2.1離子束表面改性技術在聚合物材料領域研究現(xiàn)狀日前，科學工作者認識
3、到離子束注入聚合物中可改變聚合物的機械性能、化學性能和物理性能等。其屮，硬度、耐摩擦磨損性、抗化學分解、抗氧化性、光學不透明度、導電性以及表面能等都將得到增強。在20世紀70年代后期，導電聚合物的偶然發(fā)現(xiàn)引發(fā)了對導電聚合物的積極研究。其中離子束處理在微電子技術方面的突破（如：離子束卬刷、電子元件刻蝕等技術）、使聚合物受到輻射后性能變化的受控應用變得越來越重要。雖然導電聚合物在微電了技術方面提供了許多吸引人的特性，但是它們的熱性能與力學性能的不穩(wěn)定性成了具發(fā)展的主耍障礙。最新的研究發(fā)現(xiàn)，采用離子注入技術，選擇適當?shù)碾x子種類和劑量能使聚酰亞胺的電導性能大幅度提高，通過
4、在聚酰亞胺上構造導電層可使英具冇良好的熱穩(wěn)定性和柔韌。以前關于離了注入聚合物的研究重點是放在電導率上，對與力學性能有關的聚合物輻射效應的研究主要考慮紫外線（UV）和丫射線等的輻射效應，即僅用于核技術方血。然而,最近研究發(fā)現(xiàn)這類輻射源在聚合物改性方面比高能離了作用小得多。離了注入有機硅能使其強度提高，這一事實很早就被人們發(fā)現(xiàn)了。但是精確的表面敏感特性，如:表面喚度、耐磨性能的測試由于受到儀益精度和技術條件的限制而沒得到深入研究。近年來，由于確定納米范圍內表面薄膜碩度的納米量級超顯微換度計的發(fā)展乂推動了這—?研究。用離子注入技術獲得表面敏感的力學、化學、物理性能（如表
5、面硬度、摩擦阻力、抗腐蝕能力等）的實驗取得了新的進展。用離了注入處理后的聚合物材料的碘度比冃前公認的最硬的馬氏體鋼硬度還高，其耐磨性能也比鋼強。美國0AKRIDGE國家實驗室的研究表明，在球盤式磨損實驗機上用滾珠鋼球對表而超硬聚合物做往復磨損實驗，結來發(fā)現(xiàn)直到鋼球表面被嚴重磨損,這種表面超駛的聚介物也無明顯磨損。利用這種離了束與聚合物相互作用的表面改性的新方法，不僅開創(chuàng)了一個全新的聚合物開發(fā)領域，而且可以解決那些受到硬度和耐僭性能不足影響的傳統(tǒng)工程機械部件的優(yōu)化問題。這種表面超硬耐磨的聚合物在航空、航天、核電設施、光學及電子器件、交通運輸丄具、精密機械、化學化工等
6、領域都將有廣泛的應用前景。[2]2.2離子束表面改性技術在鋁合金領域的研究現(xiàn)狀鋁合金具有密度小，塑性好等優(yōu)點，被廣泛用于航空航天領域。隨著航空航天工業(yè)和高技術產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，為了適應高強度、耐腐蝕和輕量化等耍求，鋁合金的應用越來越受到重視。然而由于其質地軟，摩擦系數(shù)高，磨損人，其應用范圍受到了限制。近十幾年來，離子注入改善鋼鐵等金屬的表面性能的研究己取得了許多重要結果。離子注入改善銅、欽等合金耐磨性的研究也有所報道。對于鋁合金的離子束改性，國內外的研究多側重于提高抗腐蝕性或研制多層膜功能材料方面，對于其強化鋁合金耐幣性方面，迄今研究冥少。我們采川離子束強化技術，將
7、欽離子動態(tài)反沖注入到LY12硬鋁試件,顯著提高了表而硬度，降低了滑動摩擦系數(shù)，提高了耐磨性。木文述對注入與未注入樣品進行了X射線衍射分析，探討了欽離了動態(tài)反沖注入LY12便鋁提高其硬度及耐磨性的機理。[3]2.3離子束表面改性技術在金屬與陶瓷領域的研究現(xiàn)狀近年來，用荷能離了束對金屬和陶瓷材料的近表面區(qū)進行改性的研究工作得到很人的發(fā)展，離了束注入和離了束混合使材料的近表區(qū)結構、組成均發(fā)生變化，還因離子輻照引起碰撞級聯(lián)造成缺陷，這些作用最終影響到材料的性能.離子注入固體或薄膜的表面，不僅是使其改性的重要手段，而且也是材料基礎研究的一種理想的工具。[4]2.4離子束表面
8、改性技術在
