離子注入新法，能將鋼的性能提高百倍_風聞

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編譯／雷鑫宇  審稿／三水  責編／唐林芳

科學家們利用高密度離子束增強了輻射誘導擴散，將合金材料的離子摻雜層厚度提高至數百微米。該成果有望將合金材料的性能提升上百倍。

研究人員發現的離子注入法，可以將合金摻雜表層的厚度提高到數百納米。

eurekalert.org網站9月4日報道，俄羅斯托木斯克理工大學的科學家們改進了合金製造工藝，不僅提高了合金材料的耐磨性，還能賦予其滿足高科技需求的新品質。

研究人員將相關成果發佈於《表面與塗層技術》雜誌，並在近期於託木斯克舉行的2019年離子束脩飾材料表面（SMMIB）會議中作了彙報。

傳統的合金化方法似乎已經耗盡了技術潛力。為了獲取更加先進的合金材料，工程師們開始將目光移向帶電粒子束、等離子體流和激光輻射等領域。

離子注入（離子摻雜）可以改變合金材料表層的元素組成、微觀結構與形貌，是一種能夠改變合金材料耐磨性和耐腐蝕性的工藝。託木斯克理工大學的科學家們開發的離子注入新方法，有望極大促進該方法在工業上的應用。

據高強度離子注入實驗室負責人Alexander Ryabchikov介紹，實驗室條件下，新工藝可將不鏽鋼的耐磨性提高上百倍。

此外，該技術還可使製造有特定表面性能的合金產品具備可能性。例如，鋯與鈦離子摻雜形成的屏蔽層，可以防止氧滲透，有利於延長核燃料電池的使用壽命並提高其安全性。

目前，離子摻雜技術的應用主要受到摻雜層厚度不足的限制。如果採用增加離子通量動能的方式解決問題，需要製造更強大的加速器，這對成本控制非常不利。

Ryabchikov介紹説：“我們採用高密度離子束增強了輻射誘導擴散，從而提高了離子對材料的穿透能力。我們使用的高密度離子束強度是傳統離子注入強度的2~3個數量級。”

Ryabchikov總結説，在實驗室條件下，他們證實製造數百微米厚度的摻雜表層已具有可行性，而其它離子摻雜方法只能達到幾十或幾百納米。

Ryabchikov等強調，低能量離子的高強度注入技術或將徹底改變合金材料性能，進一步的研究將有助於降低技術的應用成本、提高產品質量。

期刊來源：《表面和塗層技術》

期刊編號：0257-8972

原文鏈接：

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-09/tpu-sih090419.php

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