【摘要】：离子束注入合金化是将某种合金元素的原子电离成离子后，使其在几十至几百千伏的电压下进行加速，获得较高速度后注入放在真空靶室中的金属材料表层，以形成极薄的近表面合金层，从而改变金属表面的物理或化学性质的技术。离子束注入合金化技术可用于冲裁模、拉丝模、挤压模、拉深模和塑料模等，特别适用与精密模具和形状复杂的模具以及零件的表面强化。
离子束注入合金化是将某种合金元素的原子电离成离子后，使其在几十至几百千伏的电压下进行加速，获得较高速度后注入放在真空靶室中的金属材料表层，以形成极薄的近表面合金层，从而改变金属表面的物理或化学性质的技术。
如图2-10所示为离子注入装置示意图，将需要注入元素的原子在加速器的离子源中电离成离子，再在几万伏高压下，离子被引出进入磁分析仪进行筛选，获得所需要的高纯度离子。提纯后的离子束再用加速系统加速到所需能量，通过扫描机器强行打入置于靶室中的工件表面，整个注入系统处于1.33×10－3 Pa的真空中，以保证离子束在规定的路线运动时不与其他元素的原子发生碰撞。
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图2-10 离子注入装置示意图
离子注入深度一般在1μm以下，在近表面层中注入的金属以高过饱和固溶体、亚稳相、非晶态组织和平衡合金等结构形式存在。离子注入金属后可提高其表面硬度及改善其耐磨性、耐蚀性及抗疲劳性能。离子注入在高真空及低温下进行，故不会引起模具变形，不影响表面质量，还可以精确控制注入离子的浓度、浓度分布及注入深度。离子束注入合金化技术可用于冲裁模、拉丝模、挤压模、拉深模和塑料模等，特别适用与精密模具和形状复杂的模具以及零件的表面强化。例如，钢线拉丝模、铜线拉丝模和冲模经离子束注入氮元素后，使用寿命分别提高了3倍、5倍和2倍。
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