氮離子注入金屬表面改性的溫度效應(yīng)及改性機(jī)理.pdf

1、西南交通大學(xué)碩士學(xué)位論文氮離子注入金屬表面改性的溫度效應(yīng)及改性機(jī)理姓名：白彬申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：金屬材料及熱處理指導(dǎo)教師：陳元儒1999西南交通大學(xué)碩士論文 第2 頁(yè)A B S T R A C TI o ni m p l a n t a t i o na te l e v a t e d t e m p e r a t u r ei sa ne f f e c t i v em e t h o d t or e s o l v e

2、t h ep r o b l e m o ft h e t h i n l a y e r f o r m e d b y t h e c o n v e n t i o n i o n i m p l a n t a t i o n ，T h e s a m p l e s o f 口一F e a n d0 0 C r l 7 N i l 4 M 0 2 a u s t e n i cs t a i n l e s ss t e e

3、lw e r ei m p l a n t e dw i t hn i t r o g e nt od o s e sa sh i g h a s1 X1 0 “i o n s ／c m 2 a t 6 0 K e Va t 1 5 0 ℃，2 5 0 ℃。3 5 0 ℃a n d 4 6 0 ℃b y t h e a i d o f t h ee s t a b l i s h e ds y s t e mu s e d t om e

4、 a s u r ei m p l a n t a t i o nt e m p e r a t u r e ．T h ee f f e c t so ft h et e m p e r a t u r eo nNd i s t r i b u t i o n ，m i e r o s t r u e t u r ea n dw e a rr e s i s t a n c eh a v e s t u d i e db y s c a

5、 n n i n g a u g e r m i c r o s p e c t r o y ( S A M ) ，X —r a y p h o t o e l e c t r o n s p e c t r o s c o p y ( X P S ) ，X - r a yd i f f r a c t i o n ( X R D ) ，t r a n s m i s s i o ne l e c t r o nm i c r o s

6、c o p y ( T E M ) a n dp i n - o n —d i s cw e a r t e s t e r ．T h eS A Md e p t hp r o f i l e ss h o wt h a t t h e t h i c k n e s so f t h e n i t r o g e n —r i c h l a y e r1 si n c r e a s e dd r a m a t i c a l

7、l yi n0 0 C r l 7 N i l 4 M 0 2s t a i n l e s ss t e e li m p l a n t e da te l e v a t e dt e m p e r a t u r e ，a n dt h et h i c k n e s s ( u pt o2 ，6 5 um ) i sa no r d e ro fm a g n i t u d e sg r e a t e ra t4 6

8、0 ℃t h a n a tr o o mt e m p e r a t u r e T h ed e p t h p r o f i l e sr e v e a lac l e a r Nd i f f u s i o nH o w e v e r ．t h eNp e n e t r a t i o nd e p t hi n a —F ei m p l a n t e d a t2 5 0 ℃i s a sm u c ha sa

9、 tr o o mt e m p e r a t u r e ，a n d n o n i t r o g e n i s f o u n db y S A M a t a b o v e 3 5 0 ℃d u e t o r a p i d Nd i f f u s i o n ．I ti ss u g g e s t e d t h a tt h e d e p t h p r o f i l e sd e p e n d a p

10、p a r e n t l y o nt h e m a t r i xm a t e r i a l s a tt h es a m ei m p l a n t a t i o n p r o c e s s i o n ．I nt h i sp a p e r ，i ti sp r o p o s e d t h a tt h e i o nd e p t hp r o f i i e s a r ed e t e r m i n

11、 e db yt h ed o m i n a n t i v eo n e sa m o n gc o l l i s i o nm i xo fi O R Sw i t h m a t r i xa t o m s ，i o nd i f f u s i v i t y a n dc h e m i c a la f f i n i t y o fi o n sw i t hm a t r i x e l e m e n t s 。

12、T h e a n a l y t i c a l r e s u l t s w i t h X R D ，T E M a n d X P S d e m o n s t r a t e t h a t t h e N —c o n t a i n i n g l a y e r s m a k e m a i n l y u p o f e x p a n s i o n a u s t e n i t e s i n O O C

13、t l 7 N i l 4 M 0 2s t a i n l e S S s t e e l i m p l a n t e d w i t h N a t e l e v a t e d t e m p e r a t u r e ．C r N ，m a s t e n e a n dc r y s t a l l i t e a r e f o r m e d w i t h i n i o n c o l l i s i o n

14、m i x i n g d e p t h o f t h e s t a i n l e s ss t e e l ，a n d F e 2 —3 N ，F(xiàn) e d Np h a s e sp r e c i p i t a t e di n a 。F e ，I ti ss u g g e s t e d t h a tt h ep h a s e sf o r m a t i o nd e p e n d s t r o n g l

15、 yo n t h ei m p l a n t a t i o nt e m p e r a t u r e ，M o r e o v e r ，t h ec o n t e n to fn i t r o g e ni nN - c o n t a i n i n gl a y e ra n dt h eNp e n e t r a t i o nd e p t hi nt h es t a i n l e s ss t e e l