第六章表面改性新技术 ③ S&三 CH口口L口 F MATER1 ALS SCIENGE& ENGINEERING 甲6.5离子注入技术 a离子注入是将某一需要注入的化学元素的 业原子经电离后变成离子,并将其在电场中加 大速,获得较高的动能后注入到固体材料表 学 面,以改变该材料表面的物理、化学或机械 性能的一种技术。在离子注入过程中,具有 ≠一定动能的离子射入固体后,就与固体表层 内的原子核和电子发生随机碰撞。 程 学 况
1 6.5 离子注入技术 离子注入是将某一需要注入的化学元素的 原子经电离后变成离子，并将其在电场中加 速，获得较高的动能后注入到固体材料表 面，以改变该材料表面的物理、化学或机械 性能的一种技术。在离子注入过程中，具有 一定动能的离子射入固体后，就与固体表层 内的原子核和电子发生随机碰撞。 第六章 表面改性新技术
第六章表面改性新技术 ③ S&三 CH口口L口 F MATER1 ALS SCIENGE& ENGINEERING 甲65离子注入技术 x碰撞过程中,离子不断消耗其能量,离子的 矿 业 运动方向不断改变。经过一段碰撞过程后,离 子的能量耗尽,就在固体表层内某一部位停留 下来,达到的表面改性的效果。 离子注入技术首先应用于半导体材料。该技 术使大规模集成电路的研究和生产获得了极大 的成功。70年代以后才开始用于金属材料的表 栏面改质 学 2 况
2 6.5离子注入技术 碰撞过程中，离子不断消耗其能量，离子的 运动方向不断改变。经过一段碰撞过程后，离 子的能量耗尽，就在固体表层内某一部位停留 下来，达到的表面改性的效果。 离子注入技术首先应用于半导体材料。该技 术使大规模集成电路的研究和生产获得了极大 的成功。70年代以后才开始用于金属材料的表 面改质。 第六章 表面改性新技术
严(第六章表面改性新技术 ③ S&三 CH口口L口 F MATER1 ALS SCIENGE& ENGINEERING 65.1离子注入的基本原理及注入过程 离子注入的过程是将需要注入的元素在离 矿子源中进行离子化,以数千伏的电压把形成 业 的离子引入质量分析器,在质量分析器中把 具有一定荷质比的离子筛选出来,并导入加 速系统,在数千伏到数百千伏的加速电压作 用下,高能离子在扫描电场作用下,可在材 与料表面纵横扫描,从而实现高能离子对材料 程 表面的均匀注入 学 况
3 6.5.1离子注入的基本原理及注入过程 离子注入的过程是将需要注入的元素在离 子源中进行离子化，以数千伏的电压把形成 的离子引入质量分析器，在质量分析器中把 具有一定荷质比的离子筛选出来，并导入加 速系统，在数千伏到数百千伏的加速电压作 用下，高能离子在扫描电场作用下，可在材 料表面纵横扫描，从而实现高能离子对材料 表面的均匀注入。 第六章 表面改性新技术
第六章表面改性新技术 ③ S&三 CH口口L口 F MATERIALS SCIENGE& ENGINEERING 甲国矿业大学材科科学与工程学院
4 第六章 表面改性新技术
严(第六章表面改性新技术 ③ CH口口L口 F MATER1 ALS SCIENGE& ENGINEERING 多功能离子注入机核西物院成都同创中心 7.9E-4 回 源源头合 源头部合 甲国矿业大学材科科学与工程学院 头部合 源源头合 自动真空远行状志 □开机报 发位靶自转 系儿气体金属金属源2清洗源戏射源数易
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严(第六章表面改性新技术 ③ SaE CH口口L口 F MATER1 ALS SCIENCE& ENGINEERING 多功能离子注入机核西物院成都同创中心 回 0030z注入时间二清零 1.1E-2Pal 顶灯丝电流 源源头分 源头部合 34 甲国矿业大学材科科学与工程学院 头部合 源头合 头部合 自动真空运行状志 开机报警按示圆 关机。叉位联自转 。一风划爱和区易区
6 第六章 表面改性新技术
严(第六章表面改性新技术 S&三 CH口口L口 F MATERIALS SCIENGE& ENGINEERING 源头合 甲国矿业大学材科科学与工程学院 源 回 1头部合 川J 溅 00202注入时间清 源头分 〖4 位 自动真空行状志 024x768×16M 8.594 ww.supersoft.com.cn
7 第六章 表面改性新技术
严(第六章表面改性新技术 ③ s&三 CHD口L口 F MATERIALS SCIENGE& ENGINEERING 1.5E-3P 源源头合 源头部合 甲国矿业大学材科科学与工程学院 08 0000cI 头部分S00 定推进期友 加速分柔流 2头部合 自动真空远行状志 开机报指示圆 复位靶自转 倒标准 系划气体以样数
8 第六章 表面改性新技术
第六章表面改性新技术 ③ S&三 CH口口L口 F MATER1 ALS SCIENGE& ENGINEERING 652离子注入改性的机理 离子注入金属后能显著地提高其表面硬 矿度、耐磨性、抗蚀性、抗氧化性和疲劳寿命 天等,基本改性机理如下 1.损伤强化作用 具有高能量的离子注入金属表面后,将和 科 学 基体金属离子发生碰撞,从而使晶格大量损 与伤。所产生的大量空位在注入热效应作用下 程会集结在位错周围,对位错产生钉扎作用而 学把该区强化。 9
9 6.5.2离子注入改性的机理 离子注入金属后能显著地提高其表面硬 度、耐磨性、抗蚀性、抗氧化性和疲劳寿命 等，基本改性机理如下： 1．损伤强化作用 具有高能量的离子注入金属表面后，将和 基体金属离子发生碰撞，从而使晶格大量损 伤。所产生的大量空位在注入热效应作用下 会集结在位错周围，对位错产生钉扎作用而 把该区强化。 第六章 表面改性新技术
第六章表面改性新技术 ③ S&三 CH口口L口 F MATER1 ALS SCIENGE& ENGINEERING 甲652离子注入改性的机理 矿 2.固溶强化 业该强化效果主要体现在像C,N这类小尺寸 原子半径的间隙原子的注入上,被注入到零 好件表面的C,N原子往往以间隙的方式固溶于 晶体的晶格间隙中,产生强烈的晶格畸变 学从而使材料的变形抗力增加。 与 程 学 10 况
10 6.5.2离子注入改性的机理 2．固溶强化 该强化效果主要体现在像C，N这类小尺寸 原子半径的间隙原子的注入上，被注入到零 件表面的C，N原子往往以间隙的方式固溶于 晶体的晶格间隙中，产生强烈的晶格畸变， 从而使材料的变形抗力增加。 第六章 表面改性新技术