金屬離子高溫注入金屬合成金屬間化合物預(yù)測研究.pdf

1、本文針對金屬離子高溫注入金屬Al的工藝特點(diǎn),進(jìn)行了離子注入合成金屬間化合物預(yù)測研究,并與離子注入實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比討論.鑒于金屬離子高溫注入金屬具有非平衡界面反應(yīng)特性,預(yù)測金屬離子高溫注入金屬合成金屬間化合物的有效形成熱模型中,有效形成熱通過形成金屬間化合物的形成熱,以及二元合金系的有效濃度中控制元素的濃度和形成金屬間化合物的控制元素濃度的比值之積計(jì)算.各種將形成的金屬間化合物中,對應(yīng)有效形成熱最小的金屬間化合物預(yù)測為先形成化合物.采用

2、有效形成熱模型預(yù)測金屬離子高溫注入金屬Al合成金屬間化合物,選取金屬-Al二元系的最低共晶溫度的共晶體(或最低液相溫度成分)為有效濃度.與金屬離子高溫注入金屬Al實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比發(fā)現(xiàn),當(dāng)注入能量50~140 keV,注入劑量10<'17>~10<'18> cm<'-2>,束流密度10~60μA cm<'-2>,注入溫度300~600℃時(shí),有效形成熱模型合理預(yù)測了金屬Fe,Hf,Mo,Nb,Ni,Ta,Zr離子高溫注入分別合成金屬間化合物Al

3、<,13>Fe<,4>,HfAl<,3>,MoAl<,12>,NbAl<,3>,NiAl<,3>,TaAl<,3>,ZrAl<,3>.考慮到亞穩(wěn)相形成,有效形成熱模型合理預(yù)測了Cr離子高溫注入金屬Al,在400℃形成化合物Cr<,14>Al<,86>,高于400℃形成化合物Cr<,2>Al<,13>.由于熱力學(xué)數(shù)據(jù)精度所限,有效形成熱模型預(yù)測的V離子高溫注入金屬Al,金屬間化合物VAl<,3>,V<,4>Al<,23>,VAl<,7>和