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图像信用：vchal / shutterstock.com 工具和模具制造商一直在寻找完美的解决方案，包括由易于操作但耐磨的材料制成的坚硬和坚韧的表面。为此，离子注入，包括使用温和的温度过程，以显著改善由低碳钢组成的工具的表面特性，显示了有前景的结果。 离子植入的发展在20世纪70年代，通过在硬真空中使用可控离子束，将特定水平的金属元素引入半导体的表面和近表层，离子注入彻底改变了微芯片的制造工艺。从那时起，这种技术被用于多种方式，特别是在半导体行业作为掺杂材料的方法。欧洲杯足球竞彩然而，对于冶金学家和工程师来说，最重要的发展是使用这种技术，在低于200°C的相对较低的加工温度下，为材料引入精确控制的表面和近表面特性。欧洲杯足球竞彩因此，研究人员开发出了低碳钢，例如，它具有较高的表面硬度，并且在切割、切割和冲孔工具方面的寿命可以延长20倍或更多。此外，该技术还被用于改变铝、钛、陶瓷等非导电材料的近表面性能。欧洲杯足球竞彩 最初在UKAEA的Harwell实验室开发，ION Beam植入现在可以作为工业规模过程，使工具制造商能够提高其产品中的硬度，疲劳寿命，耐腐蚀性和形式的准确性。通过减少不需要的磨损和摩擦，离子束植入过程已经证明了它们显着延长工具寿命的能力。 这个过程作为将外来元素引入固体的主要技术之一，离子注入是在真空室中进行的。从本质上讲，这项技术需要将离子加速到大约103毫秒的速度－1通过电场，通常以均匀和受控的方式约100kV。高速离子的光束集中在工件上，穿透表面，根据离子的类型，将产生机械和化学变化。通过改变离子束的强度，可以精确地控制这些变化。虽然该过程不需要直接加热工件，但大多数离子束过程将在150℃至200℃的温度范围内操作，这取决于离子束通量的电平。 表面硬化程序的重要性当处理过的表面磨损时，在金属结构中捕获的原子被突出，并且可以深入地扩散到表面中。随着该过程的继续，原子继续关闭微裂纹。这种阻挡工件中的裂纹传播并导致更好的耐磨性。它还可以防止氧气和其他潜在的腐蚀性化合物的入口。 离子注入的累积效应产生了显著的效益。这些优点已被证明在挤压填充聚合物的工具中特别有用。填充材料通常是二氧化硅欧洲杯足球竞彩或玻璃纤维材料，它们悬浮在液体塑料中，造成模具内部和邻近浇口区域的广泛磨损。虽然这种磨损本身就是一个问题，但当纹理模具用于在成品塑料部件上产生特殊的表面效果时，这种磨损就变得非常关键。少量的磨损可以在模具上产生光滑和有光泽的区域，最终使模具无用。为了反转这些效果，通常需要昂贵且耗时的重纹理过程。氮离子注入可使复织构频率减半。 氮植入氮是冶金应用中最常用的离子。当离子穿透工件表面时，一些离子会堵塞微裂纹，而另一些离子要么会填充晶体结构中的晶格空间，要么会发生化学反应形成化合物;无论离子遵循哪种途径，新的晶格特性都会出现。总体而言，氮离子注入不断证明其具有显著提高硬度和耐磨性的能力。事实上，超过90%的离子注入的非电性应用利用了氮离子。 高碳钢材模具钢通常由具有低温公差的高碳钢制成。这些材料会受欧洲杯足球竞彩到高温热处理的不利影响，因为这些材料在200°C以上的温度下经常会出现严重的变形或硬度损失。离子注入可以改善原始表面的性能，变形或氧化效应可以忽略不计，同时还可以产生硬度在1100 ~ 2000 HV之间的表面。这导致了刀具寿命的大幅提高，在某些情况下，镀铬刀具表面的寿命可达10倍。用于泵送熔融塑料的注射和挤压螺杆也有很大的好处。在这里，离子注入产生低摩擦，耐磨表面的螺杆和相关部件。 生产能力
由于Harwell首先开发了作为工业规模金属加工技术的离子植入过程，可用植物的尺寸稳步发展，以满足商业市场的需求。此外，大量的商业运营已占用该过程的许可证。Wallwork集团成员的剑桥等企业，提供合同离子植入服务，以及制造资本工厂，以满足主要工程和研究业务的专业需求。典型的离子注入机由具有大的硬真空室组成，其中旋转台旋转台，该旋转台在鞍座场离子源下移动部件。最初由哈韦尔实验室开发的鞍座场源由70毫米（MM）直径的石墨管组成，具有150mm槽，其在300mm的距离处提供150×150mm的离子束。这给出了3×1017离子cm的氮离子束强度－2人力资源－1。 工件的最高温度取决于离子通量。这是由计算机控制系统调节的，该系统用于控制气体流动电流，以提供指定的离子束剂量到工件，以及保持系统在预设的温度限制。 商业离子注入设备与标准的半米或一米的立方体真空室可以使用2020欧洲杯下注官网延长管容纳大的工件长达两米，如图2所示。Tecvac的设计可以包括一个额外的离子源，使处理速率加倍，以及可用于提供低温抽运的替代真空系统。电子束蒸发枪或磁控管源也可以实现离子辅助涂层或离子辅助溅射，这两种技术都提高了机器的通用性。 离子注入相对于其他涂层方法的优势与使用离子注入相关的显着优点是处理过的表面是工件的一体部分，并且不会遭受任何可能归因于涂层的可能粘附问题。此外，与该过程相关的中等加热几乎消除了变形或氧化效果的任何风险。离子植入在工件中产生没有尺寸变化。 未来发展这种技术在冶金领域正在不断发展。可以使用氮以外的元素;例如，稀土元素，如钇，可以用来制造高润滑性和耐腐蚀的表面。这些和其他离子注入的发展将继续延长工具制造商的选择，他们必须使用温和的温度加工方法，同时仍然达到所需的表面硬度，以延长工具的使用寿命。 最近的进步最近的几项研究研究了使用等离子体浸渍离子注入作为改善其材料的表面耐受性的方法。欧洲杯足球竞彩例如，在海洋油提取程序期间欧洲杯足球竞彩使用的材料，其通常会导致超淀粉不锈钢（SMS）的表面被砂颗粒侵蚀。欧洲杯猜球平台通过在大约10kV的高电压下通过等离子体浸没离子植入氮化SMS表面，研究人员发现，表面硬度普遍，紧张表面的弹性回收率和铬耗尽水平显着降低。这些性质改进归因于离子浸没技术在短信中产生分层，紧凑且硬层的能力。 如前所述，冶金研究对扩大用于离子注入的离子类型的可能性越来越感兴趣。为此，最近的一项研究发现，用轻离子注入六方氮化硼会产生一个由纳米粒子组成的表面层。欧洲杯猜球平台研究发现，在微压痕之后，表面的硬度显著提高。这项研究还发现，除了表现不同的氖之外，任何狮子都能提高硬度。 来源和进一步阅读
本文已在15日更新th2019年3月。
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