離子束表面改性技術(shù)研究綜述課件

離子束表面改性技術(shù)研究綜述

離子束表面改性技術(shù)研究綜述目錄概念原理特點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展前景離子束表面改性技術(shù)研究綜述

離子束表面改性技術(shù)是70年代初逐漸發(fā)展起來(lái)的一種新穎的表面改性技術(shù)。該技術(shù)是把工件放在離子注人機(jī)的真空室中,在幾十至幾百千伏的電壓下,把所需元素的離子注人到工件表層內(nèi)的一種表面強(qiáng)化處理工藝。大量實(shí)踐已證實(shí),離子注人能使工件的摩擦系數(shù)、耐磨性、抗蝕性、耐疲勞性以及超導(dǎo)性能、催化性能、光學(xué)性等發(fā)生顯著的變化。

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離子束表面改性技術(shù)研究綜述應(yīng)用領(lǐng)域

離子注入技術(shù)在微電子工業(yè)中的應(yīng)用主要是利用其如下特點(diǎn)：1.摻雜量和注入深度可以精確控制；2.注入到硅中的雜志是直進(jìn)的，橫向擴(kuò)散比熱擴(kuò)散小十倍；3.摻雜層大，面積均勻，重復(fù)性好和雜志純度高。離子注入技術(shù)也因此成為現(xiàn)代微電子技術(shù)中的基礎(chǔ)工藝，在集成電路從中小規(guī)模發(fā)展到超大規(guī)模的過(guò)程中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，并在微波、激光和紅外集成原件中也得到廣泛應(yīng)用。離子束表面改性技術(shù)研究綜述應(yīng)用領(lǐng)域離子束表面改性技術(shù)研究綜述應(yīng)用領(lǐng)域生物醫(yī)學(xué)中應(yīng)用主要用于假體、骨釘、膝和骨關(guān)節(jié)，注入離子后，假體的壽命可超過(guò)患者的壽命。Co-Cr合金骨科植入物，注入后抗蝕性↑，形成Cr2N，減少Co、Cr、Ni的釋放。N—316L外科不銹鋼中，疲勞壽命↑102，B、Ta減少點(diǎn)蝕Nb—Ti-6Al-4V合金假體，抗腐蝕性↑；TiN層，表面鈍化，μ↓離子束表面改性技術(shù)研究綜述應(yīng)用領(lǐng)域人造髖關(guān)節(jié)離子束表面改性技術(shù)研究綜述應(yīng)用領(lǐng)域合金假體離子束表面改性技術(shù)研究綜述應(yīng)用領(lǐng)域離子注入技術(shù)在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用

大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，當(dāng)采用高能量離子注入機(jī)將各種離子大劑量注入基材表面以后，基材表面性質(zhì)會(huì)發(fā)生很大變化，主要表現(xiàn)在以下幾方面：1.離子注入改變材料耐蝕性和抗高溫氧化性能；2.離子注入技術(shù)可以提高機(jī)械零件的耐磨性、疲勞強(qiáng)度；3.離子注入技術(shù)可以提高材料的硬度和強(qiáng)度。離子束表面改性技術(shù)研究綜述應(yīng)用領(lǐng)域返回離子束表面改性技術(shù)研究綜述原理特點(diǎn)注入元素——離子化——打入固體電離室高壓加速原子冶金特征離子注入后，在零點(diǎn)幾微米的表層中增加注入元素和輻射損傷，從而使金屬的耐磨性、摩擦系數(shù)、抗氧化性、耐腐蝕性發(fā)生顯著變化。離子注入已在微電子技術(shù)、宇航、生物工程、醫(yī)療、核能等高技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用，特別是工具、刀具、模具制造業(yè)的應(yīng)用效果突出。離子束表面改性技術(shù)研究綜述原理特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)靶材與注入元素不受固溶度、擴(kuò)散的限制；開發(fā)新材料注入過(guò)程不受溫度限制；根據(jù)需要，在高T，低T，室T下進(jìn)行，保證零件精度直進(jìn)性（橫向擴(kuò)展少），適合集成電路微細(xì)加工精確控制摻雜數(shù)量、深度與位置，精度達(dá)亞微米級(jí)

離子束表面改性技術(shù)研究綜述原理特點(diǎn)缺點(diǎn)注入層薄，一般<1μm工藝上高劑量注入的濺射與升溫，濺射腐蝕設(shè)備造價(jià)高，影響推廣返回離子束表面改性技術(shù)研究綜述發(fā)展前景隨著離子注入技術(shù)的發(fā)展,離子注入已從單一元素的注入發(fā)展到離子束混合、離子束增強(qiáng)沉積等復(fù)合注入技術(shù)。1987年,美國(guó)Wiscosion大學(xué)Cnrad教授成功地發(fā)明了等離子體源離子注入技術(shù),從根本上克服了傳統(tǒng)的離子注入只能進(jìn)行“視線注入”(即只有正對(duì)著離子槍口的工件表面才能被注入離子)的致命弱點(diǎn),使離子注入表面改性技術(shù)產(chǎn)生了一個(gè)突破性的發(fā)展。離子束表面改性技術(shù)研究綜述發(fā)展前景離子注入屬原子級(jí)表面加工技術(shù)。其改性效果明顯、效率高、可控性和可操作性強(qiáng)、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)逐漸顯出強(qiáng)大的生命力和優(yōu)勢(shì)。但離工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化道路還有一段距離，未來(lái)主要有以下發(fā)展方向：（1）從注入離子與金屬表面相互作用的物理化學(xué)與冶金規(guī)律出發(fā)，探討注入工藝參數(shù)對(duì)表面改性層結(jié)構(gòu)和性能的影響規(guī)律；（2）提高改性層厚度，探討注入層厚度增長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)影響因素；（3）實(shí)現(xiàn)多元注入、高能注入、不同