·534· 北京科技大学学报 2001年第6期 元素中的比例逐渐增大，当工件电压较高时，沉 4结论 积到工件表面的合金元素被再次溅射，Mo元素 在表面的合金含量进一步加大，所以M0元素 (1)在以20钢基上双辉渗HastelloyC-2000 没有形成表面贫化且在渗层中成梯度分布. 合金，渗层出现了严重的成分离析和Ni,Cr元素 图1表明：尽管Hastelloy C-2000合金中， 表面贫化现象. Mo元素质量分数只有16%，但是在渗层表面 (2)双层辉光离子渗HastelloyC-2000合金出 Mo元素却大于70%.此外，Ni,Cr元素质量分数 现的表面合金贫化与工件表层离子轰击形成的 也与C-2000合金存在较大差别.我们认为原因 畸变梯度以及反溅射有关. 主要有以下2个方面. (3)双层辉光离子渗HastelloyC-2000合金出 (1)从源极的合金成分变化来看，源极表面 现的成分离析现象是由于合金Ni,Cr,Mo的溅射 存在择优溅射现象.由于Ni,C,Mo溅射率不同， 特征不同造成的.源极表面存在择优溅射的同 溅射率较高N,Cr在渗金属开始阶段优先溅射， 时，本试验所选择的较高电压和较低的气压使 溅射率低的Mo被溅射的数量较少，因此在源 工件表层合金元素再次择优溅射，加重成分离 极表面较难溅射的元素Mo无论是含量还是在 析现象. 源极表面的所占面积分数逐渐增加.从图4及 参考文献 表1可以看到，在源极表面富Mo的白色区域逐 1徐重，王从曾，苏永安，等.离子海钨钼技术在手用钢 渐增加，富Ni,Cr黑色区域不断减小.这时Mo 锯条上.的应用.金属热处理，1988(3)：13 元素被溅射的数量急剧增加，因而Mo元素成 2高原，贺志勇，赵晋香，等，20CV钢机用锯条齿部表 为供给工件表面形成渗层的主要元素. 面强化组织的研究.材料科学与工艺，1995(3)：62 (2)宏观工艺参数的影响.在双辉渗金属过 3 Xu Zhong.Double Glow Surface Alloying Process.in: Third Pacific Rim International Conference on Advanced 程中，由于工件表面也进行辉光放电，并且也被 Materials and Processing.Hawaii,1998.1969 溅射轰击，源极供给并沉积到工件表面的合金 4范本惠，潘俊德，徐重，等，A3钢板等离子镍铬共渗，金 元素有再次被择优溅射的可能.当工件电压选 属热处理，1988(9)：37 择较高的情况下，工件表面的轰击强度加大，而 5古风英，贺志勇，高原，等.，铁为基双层辉光离子渗金 溅射率不同的元素在工件表面的含量再次被分 属.太原工业大学学报，1993(1)：21 配，所以溅射率较低的元素Mo在工件表面的 6张旭，董建新，杨忠民，等.双层辉光离子灣进行镍基合 金表面合金化的研究.金属学报，1999（增刊）：506 含量不断增加.正是以上2个原因造成渗层表 7李忠厚，秦林，刘小平，等离子渗金属扩散方程解对表 面Ni,Cr,Mo元素含量与源极有较大差异. 层合金贫化的提示.材料导报，1999(1)：100 Depletion of Alloying Elements and Composition Demixing in Surface Layers by Double Glow Plasma Method XU Jiang, XIE Xishan,XU Zhong 1)Material Science and Engineering School,UST Beijing,Beijing 100083,China 2)Research Institute of Surface Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China ABSTRACT The depletion of alloying elements and composition demixing in surface alloyed layer on the 20steel in process of double plasmas suface alloying hastelloy C-2000 had been studied.The results showed that the depletion of alloying elements were related to distortion gradient in surface alloyed layer and phenor- nena of antisputter,and the compostion demixing emerged as a result of different sputter character of element Ni,Cr,Mo. KEYWORDS double glow;multi-element surface alloying;depletion of alloying element北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 元素中的 比例逐渐增 大 ， 当工件 电压较高时 ， 沉 积到工件表面 的合金元素被再次溅射 ， 。 元素 在表面 的合金含 进一 步加大 ， 所 以 。 元素 没 有形成表面 贫化且 在渗层 中成梯度分布 图 表 明 尽管 一 合金 中 ， 。 元 素质量 分数 只有 ， 但是 在渗层表面 。 元素却大于 此外 ， ， 元素质量分数 也 与 一 合金存在较大差 别 我 们认为原 因 主要有 以 下 个方 面 从源 极 的合金成分变化来看 ， 源极表面 存在择优溅射现象 由于 ， ， 溅射率不 同 ， 溅射率较高 ， 在渗金属开始 阶段优先溅射 ， 溅 射率低 的 。 被溅 射 的数量较少 ， 因此在 源 极表面较难溅射的元 素 。 无论是含量还 是在 源极表面 的所 占面积分数逐渐增加 从 图 及 表 可 以看 到 ， 在源极表面 富 的 白色 区域逐 渐增加 ， 富 ， 黑色 区域不 断减 小 这 时 。 元 素被溅射的数量 急剧增加 ， 因而 。 元素成 为供给工 件表面形 成渗层 的 主要元 素 宏 观工 艺参数 的影 响 在双辉渗金属 过 程 中 ， 由于工件表面也进行辉光放 电 ， 并且也被 溅射轰击 ， 源 极供给并沉积到工件表面 的合金 元 素有再次被择优溅射的可能 当工件电压选 择较高的情况下 ， 工件表面的轰击强度加大 ， 而 溅射率不 同的元素在工件表面 的含量再次被分 配 ， 所 以溅射率较低的元 素 。 在工 件表面 的 含 量 不 断增加 正是 以 上 个原 因造成渗层表 面 ， ， 。 元素含量 与源极有较 大差 异 结论 在 以 钢基上 双辉渗 一 合金 ， 渗层 出现 了严重 的成分离析和 ， 元素 表 面贫化 现 象 ， 双层辉光离子渗 一 合金 出 现的表面合金贫化与工件表层离子轰击形成 的 畸 变 梯 度 以 及 反 溅 射有 关 双层辉光离子渗 一 合金 出 现 的成分离析现 象是 由于合金 ，， 。 的溅射 特征不 同造成 的 源极表面存在择优溅射的同 时 ， 本试验所选择 的较高 电压 和较低 的气压使 工件表层合金元素再次择优溅射 ， 加重成分离 析现象 参 考 文 献 徐重 ， 王 从 曾 ，苏永安 ， 等 离子渗钨钥技 术在手用钢 锯条 上的应用 金属热处 理 ， 高原 ， 贺志 勇 ， 赵晋香 ， 等 钢机用 锯条齿部表 面强化组织 的研究 材料科学 与工 艺 ， 傲 几 ， 范本惠 ，潘俊德 ，徐重 ， 等 钢 板 等离子镍铬共渗 金 属热处理 ， 古风英 ， 贺志 勇 ，高原 ， 等 铸铁为基 双层辉光离子渗金 属 太原 工 业大学学报 ， 张旭 ，董建新 ，杨忠 民 ， 等 双层辉光离子渗进行镍基合 金表面合金化的研究 金属 学报 ， 增 刊 李忠厚 ，秦林 ，刘小平 ， 等 离子渗金属扩散方程解对表 层合金 贫化 的提示 材 料导 报 ， 滋 丫 馆 ，气 刀百六 ， ，， 心 ， 时 ， ， 吨 助 玩 ， ， 臼 加 一 ， ， 哪 ， 一