PDF《用掩蔽注入法研究钛注入 ！＂# 钢的耐磨性 ！》

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( 和 ++'

( ! 从图 ( 的,-. 照片还可看 出: 双注入区域的磨沟上几乎未出现磨损碎片, 钛单 注入区域仅出现一些很小的磨屑, 这说明这些区域 仅发生了轻微的磨损;

碳注入区域与未注入区域的 表面均出现了很多裂纹和较大的盘状磨屑, 相对而 言, 这些区域上已发生了较为严重的磨损!图)给出 # 个区域的干摩擦系数测量结果! 从图 ) 可以看出, 在/&

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圈内, 钛注入和钛 碳双注入区域与 012%* 钢球的平均干摩擦系数明显减小, 分别约为 &

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而碳注入并未能显著改变 3%) 钢的干摩擦系 数!从摩擦磨损实验结果可见, 钛注入能明显改善钢 的耐磨性, 并大幅度降低干摩擦系数, 而钛 碳双注 入的改性效果更好, 其耐磨性改善的幅度与文献 [*] 的结果相近, 而小于文献 [%] 中报道的改善幅度;

碳 单注入不能显著地改善 3%) 钢的耐磨性和摩擦 系数! 图(注入和未注入区域的 ,-. 图图)注入和未注入区域的摩擦系数!测量结果 ! # 表面成分和结构的测量 图#给出实验测得的去除本底后经钛离子注入 的3%) 钢样品的 45, 谱!在把 45, 谱转换成元素的 浓度深度分布时, 表面能量近似方法和平均能量近 似方法是最常用的两种近似方法! 由于在离子注入 层小于 )&

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6+ 时, 表面能量近似的误差可控制在 *7以下 [%%] , 因此在下面的讨论中, 均采用表面能量 近似!考虑含钛和铁两种元素的靶样品 (其他元素的 产额已经剔除) , 则钛、 铁的谱高度可由下式决定: 图#经钛离子注入的钢的 45, 谱 加速电压为 #89:;

注入剂 量为 ) $ %&

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@A $% , (() 式中! 为散射截面, 为接收器的立体角, % 为入 射到 3%) 钢上的全部离子数, &

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) 分别 为深度 '

处的钛、 铁原子浓度 (道数分别为 # 和() , #为相应于道宽 $ 的薄层厚度, $% 为入射角! 深度 '

(() 可由下式得出: '

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(() ] ,()) * (

8 ) %% 期 杨建华等: 用掩蔽注入法研究钛注入 3%) 钢的耐磨性 式中 !! (#) , !! ( ) 分别为从表面及深度 # 处的钛 散射回来的$ %&

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所进能道的道数, [ ! ($# ) ] (&

! 为背散 射阻止截面因子, %# 为样品的总原子浓度) 但是对 于图 $ 所示的 *+, 谱, 由于 &

! ( ) 与&

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( ) 不能全 部独立地从 *+, 谱中读出, 故无法直接把 &

! ( ) 谱 转换为 %! ( ) -#, 考虑到从表面能量 '

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$# 算起, 在 能量间隔 $ ($) 范围内, 铁谱和钛谱不会有相互重叠和交叉)这样在 离表面 !# . !$0 (%# [ ! ($# ) ] (&

! ) (1) 范围内的铁谱高度是可以从 *+, 谱中直接读出的, 式中 [ ! ($# ) ] (&

! 为对应于与表面碰撞的氦离子的背 散射阻止截面因子) 这样在深度 !# 内的铁原子浓 度%(&

(#) 就可以从 %(&

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%# (2) 算出, 式中 &

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($# ) 分别为注入层中铁的谱 高度和纯铁的表面谱高度, !(&