高剂量率氮等离子体离子注入对8Cr4Mo4V钢组织演变与晶格参数的Williamson-Hall分析
编号：306
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更新：2022-10-06 22:27:56 浏览：874次
张贴报告
报告开始：2023年04月23日 09:15 （Asia/Shanghai）
报告时间：5min
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摘要
传统离子注入过程在实际应用中通常需要几十小时甚至更长时间，导致能耗增加及效率低下。然而，采用高剂量率等离子体浸没式离子注入的方法则可以在注入过程中产生较高的离子流密度，在短时间内可以实现高剂量离子注入，提高效率，降低能耗。针对上述问题，采用高剂量率离子注入对8Cr4Mo4V钢进行表面改性，解决传统离子注入效率低的问题，旨在获得高剂量率氮等离子体离子注入对8Cr4Mo4V钢组织演化和Williamson-Hall方法之间的内在关系，从而发现其影响规律。本文揭示了Williamson-Hall模型在测定8Cr4Mo4V钢进行高剂量率氮离子注入后晶粒尺寸中的重要性。而且有关高剂量率氮离子注入对8Cr4Mo4V钢的组织演化和性能的研究却很少。因此，研究注入剂量率对8Cr4Mo4V轴承钢的影响具有重要的研究价值。
以8Cr4Mo4V钢为试验材料，通过在离子注入过程中改变离子注入参数实现高剂量率等离子体离子注入。采用SRIM2013模拟软件和X射线衍射仪对试样离子注入过程和物相组成进行模拟和分析。为了更加全面了解高剂量率离子注入对8Cr4Mo4V钢产生的微观影响，正确计算晶粒尺寸。本文通过XRD结果，采用Scherrer公式计算晶粒尺寸、微观应变、位错密度，采用Williamson-Hall方法计算均匀变形模型（UDM）的应变、应力等物理参数。
研究结果表明，8Cr4Mo4V钢在经过不同注入剂量率（2.60×1017 、5.18×1017、7.85×1017、1.04×1018 ions/cm2·h）离子注入后，晶粒尺寸得到细化，位错密度增加。与注入剂量率为2.60×1017 ions/cm2·h时的晶粒尺寸（15.95 nm）和位错密度（5.69×10-3）相较，当注入剂量率达到5.18×1017 ions/cm2·h时，晶粒尺寸和位错密度分别为11.78 nm和7.72×10-3，此时晶粒细化效果和位错密度增加最为显著，细化效果达26.13%，位错密度提高约83.9%。采用Williamson-Hall-UDM模型对8Cr4Mo4V钢离子注入后的βcosθ与4sinθ进行拟合，相较于注入剂量率1.04×1018 ions/cm2·h，当注入剂量率达到5.18×1017 ions/cm2·h时，其斜率呈近似直线的增加，验证了其微应变急剧增加。
以8Cr4Mo4V钢为试验材料，通过在离子注入过程中改变离子注入参数实现高剂量率等离子体离子注入。采用SRIM2013模拟软件和X射线衍射仪对试样离子注入过程和物相组成进行模拟和分析。为了更加全面了解高剂量率离子注入对8Cr4Mo4V钢产生的微观影响，正确计算晶粒尺寸。本文通过XRD结果，采用Scherrer公式计算晶粒尺寸、微观应变、位错密度，采用Williamson-Hall方法计算均匀变形模型（UDM）的应变、应力等物理参数。
研究结果表明，8Cr4Mo4V钢在经过不同注入剂量率（2.60×1017 、5.18×1017、7.85×1017、1.04×1018 ions/cm2·h）离子注入后，晶粒尺寸得到细化，位错密度增加。与注入剂量率为2.60×1017 ions/cm2·h时的晶粒尺寸（15.95 nm）和位错密度（5.69×10-3）相较，当注入剂量率达到5.18×1017 ions/cm2·h时，晶粒尺寸和位错密度分别为11.78 nm和7.72×10-3，此时晶粒细化效果和位错密度增加最为显著，细化效果达26.13%，位错密度提高约83.9%。采用Williamson-Hall-UDM模型对8Cr4Mo4V钢离子注入后的βcosθ与4sinθ进行拟合，相较于注入剂量率1.04×1018 ions/cm2·h，当注入剂量率达到5.18×1017 ions/cm2·h时，其斜率呈近似直线的增加，验证了其微应变急剧增加。
关键字
8Cr4Mo4V钢,离子注入,高剂量率,晶粒尺寸,Williamson-Hall模型
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