简述离子注入的基本原理及强化机理。
简述离子注入的基本原理及强化机理。
发布时间：2025-07-16 17:23:06
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答案：【计分规则】: 一是损伤强化作用：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。若碰撞传递给晶格原子的能量大于晶格原子的结合能时，将使其发生移位，形成空位-间隙原子对。若移位原子获得的能量足够大，又可撞击其它晶格原子，直到能量最后耗尽。一系列的碰撞级联过程，在被撞击的表面层内部产生强辐射损伤区。严重的辐射损伤可使金属表面原子构造从长程有序变为短程有序，甚至形成非晶态，使性能发生大幅度改变。 其次是注入掺杂强化：像N、B等注入元素，它们被注入金属后，会与金属形成CrN，TiN等氮化物，以及Fe6B，Fe2B等硼化物，氮化物或硼化物呈点状嵌于材料中，构成硬质合金弥散相，使基体强化。 第三是喷丸强化作用：高速离子轰击基体表面，也有类似于喷丸强化的冷加工硬化作用。离子注入处理能把20％～50％的材料加入近表面区，使表面成为压缩状态。这种压缩应力能起到填实表面裂纹和降低微粒从表面上剥落的作用，从而提高抗磨损能力。 最后是增强氧化膜、提高润滑性：离子注入会促进粘附性表面氧化物的生长，其原因是辐射温度与辐射本身对扩散的促进作用。该类氧化膜可显著降低摩擦系数，例如，用N＋注入Ti6Al4V中，可使磨损速率下降约2～3个数量级。
