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现代科技对材料性能的要求日益增高,而材料的表面改性技术可以提高材料的各种性能。离子注入技术在金属材料表面改性方面发挥着重要的作用,和其它表面改性技术相比离子注入有着比较明显的优点。本文采用离子注入技术对多种不锈钢材料进行后,达到改变材料表面的力学、机械以及腐蚀性能。
首先利用Srim软件计算出N、Ti、Cr离子在不锈钢材料表面的不同能量条件下的注入深度以及轨迹,然后对比注入后与注入前的材料的硬度、腐蚀和那摩擦磨损性能的变化,分析了离子注入对材料表面性能的影响。然后再讨论离子注入工艺中的某些影响改性的参数,分析注入不同的剂量、不同元素对材料改性的影响。最后利用球-盘式摩擦磨损试验机讨论注入不同元素对材料摩擦磨损实验的因素。注入Ti离子能够提高材料的耐摩擦磨损性能,注入Cr离子能够提高材料的耐腐蚀性能,注入N离子可以提高材料的硬度,但注入的效果和能量、剂量有很大的关系。
最后利用球-盘式摩擦磨损试验机讨论了注入剂量、试验条件(环境气氛、转速、负载)、基体材料对注入后材料摩擦磨损性能的影响。结果表明:在能量相同的情况下。注入的剂量越大,摩擦磨损性能越好；在真空环境下,注入后的材料表现出优良的摩擦磨损性能,而在大气中,摩擦磨损性能会大大的降低,这主要是因为气体的吸附作用和氧化作用,导致了注入层的失效。摩擦磨损试验的负载越大,转速越快,耐磨损性能越差,因此注入后的材料不应在过高负载和高转速下工作；不同的基体材料的相同工艺下离子注入对材料的摩擦磨损性能改变也有很大的差异,基体材料硬度越大,材料的摩擦磨损性能越好。