离子注入航空轴承延寿应用研究
空间飞轮轴承DLC涂层表面改性的工艺研究
空间飞轮轴承DLC涂层表面改性的工艺研究李兆光;张人佶;王浪平;彭俊斌;周刚【摘要】使用类金刚石薄膜(Diamond Like Carbon,DLC)作为涂层,采用等离子体离子浸没注入技术Plasma Immersion Ion Implantation and Deposition,PIIID)对空间飞轮长寿命轴承沟道表面进行改性.结果表明,陪试件表面 DLC 改性后表面粗糙度、轴承内外沟道轮廓形状误差等特性未发生明显改变,改性层表面纳米硬度提高2倍左右;陪试件摩擦试验结果表明,改性后表面的摩擦学性能得到了明显改善;DLC涂层的稳定摩擦因数仅为基体的1/3～1/4,有利于延长空间飞轮轴承的工作寿命.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2010(000)008【总页数】4页(P101-104)【关键词】空间飞轮轴承;表面改性;类金刚石薄膜;摩擦学性能【作者】李兆光;张人佶;王浪平;彭俊斌;周刚【作者单位】清华大学机械工程系先进成型制造教育部重点试验室,北京100084;北京控制工程研究所,北京,100190;清华大学机械工程系先进成型制造教育部重点试验室,北京100084;哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点试验室,黑龙江,哈尔滨,150001;北京控制工程研究所,北京,100190;北京控制工程研究所,北京,100190【正文语种】中文【中图分类】TG174.444空间飞轮是三轴稳定卫星姿态控制的执行机构之一，它直接影响着卫星的精度和寿命。
轴系是飞轮本体的关键组件，工作在高真空、高低温交变的特殊环境。
轴承是飞轮的承载件，在低速运行时，轴承滚珠和滚道间处于边界润滑状态，容易发生疲劳磨损破坏［1－2］。
类金刚石（Diamond Like Carbon，简称DLC）薄膜是一种短程有序而长程无序、具有非晶态和微晶结构的含氢碳膜，是人工合成的含有sp3碳和sp2碳混杂的非晶亚稳态结构。
它具有类似金刚石膜的高硬度、高化学稳定性、高热传导率、高电阻率、高耐磨和抗腐蚀性、优异的生物兼容性，以及特有的、比金刚石膜更好的极低真空摩擦因数等特性，因而在光学、机械、热学、声学、生物医学、电子、计算机硬盘和红外光窗口等领域具有广阔的应用前景［3－5］。
离子注入对金属材料改性
离子注入材料表面改性的研究方法【摘要】本文论述了离子注入材料表面改性的特点和发展应用，阐述了离子注入材料表面改性的机理。
大量研究表明，离子注入通过改变材料表面和界面的物理化学特性及微观结构，能够显著提高材料的抗磨损，抗疲劳，抗腐蚀，抗氧化特性。
离子注入不仅可以提高材料表面性能，延长材料使用寿命，还可以节约贵金属资源，具有很好的经济效益和应用前景。
【关键词】离子注入技术；材料表面改性；研究方法1.前言20世纪70年代，离子注入应用于材料表面改性并逐渐发展成一种新颖有效的材料表面改性方法。
它是把工作(金属，合金，陶瓷等)放在离子注入机的真空靶室中，通过加高电压，把所需元素的离子注入到工件表层的一种工艺。
材料经离子注入后，在其零点几微米的表层中增加注入元素和辐照损伤，从而使材料的物理化学性能发生显著变化。
大量实验证实，离子注入能使金属和合金的摩擦因素，耐磨性，抗氧化性，抗腐蚀性，耐疲劳性以及某些材料的超导性能，催化性能，光学性能等发生显著变化，能够大大提高材料的性能和使用寿命。
离子注入在工业中应用能取得很好的效益，除延长工件的使用寿命外，还由于离子注入仅用较少量的合金元素，就可以得到较高的表面合金浓度，因而可以节约贵重金属[1]。
2.离子注入特点与通常的冶金方法不同，离子注入是用高能量的离子注入来获得表面合金层的，因而有其特点:(1)离子注入是一个非热平衡过程，注入离子的能量很高，可以高出热平衡能量的2-3个数量级。
因此，原则上周期表中的任何元素都可以注入任何基体材料。
(2)注入元素的种类，能量，剂量均可选择，用这种方法形成的表面合金，不受扩散和溶解度的经典热力学参数的限制，即可得到用其他方法难以获得的新合金相。
(3)离子注入层相对基体材料没有明显的界面，因此表面不存在粘附破裂或剥落问题，与基体结合牢固。
(4)离子注入可以通过控制注入剂量，注入能量及束流密度来精确控制注入离子的浓度和深度的分布。
(5)离子注入一般是在常温真空中进行，加工后的工件表面无形变，无氧化，能保持原有尺寸精度和表面粗糙度，特别适合于高精密部件的最后工序。
离子注入增加铰刀耐用度的研究
是一个互连互通的开放性网络，来满足人们 信息交换的需求， 特别是建立在学校的远程 教育网点。各建筑物之间 以及建筑物与外部 网络之间都需要物理介质的连接，内网与外 网连接的通信方式有多种，有通过普通电话 双绞线为通信介质实现互连的， 如PSTN (拨 号接入) 、ISDN 技术、 DDN 技术、ADSL 技 术等等， 有通过5 类非屏蔽双绞线、 光纤为介 质实现通信连接的. 在上述几种通信方式中，除光纤介质 外，其它介质都可能因遭受直接雷或感应雷 而侵害两端连接的网络系统。为了避免因通 信电缆引入雷电侵害的可能性，通常采用的 技术是在电缆接入网络 通信设备前首 先接入 信号避雷器 (信号SPD)， 在 即 链路中 入一 串 个瞬态过电压保护器，它可以防护电子设备 遭受雷电闪击及其它千扰造成的传导电涌过 电压，阻断过电压及雷电 波的侵人，尽可能 降低雷电对系统设备的冲击。由于信号避雷 器串接在通信线路中，所以信号避雷器除了 满足防雷性能特征外， 还必须满足信号传输 带宽等网 络性能指标的要求。因而选择相关
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工 业 技 术
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ离子注入增加铰刀耐用度的研究
杨永清 周丽 易广建 (沈阳理工大学 沈阳 110 68 ) 1
摘 要: 离 子注入 技术可使各种刀 具、 模具、机械零件表面硬度、 耐磨性、 耐腐蚀性、 耐疲劳性大大提高。 并具有其他表面处理 方 法所不能代 特点。与 替的 渗碳、 表面 渗氮 处理方法 相比， 子 离 注人没有高 温工件变形、 氧化、 表面 精度改变 优点。当 等 前用离 注 子
图 1 氮离子注人光电 子谙 圈1 中表明 入层中 注 含有九翻 及PeZH柑
以离子注入改善GCr15轴承钢摩擦副耐磨性的初探
以离子注入改善GCr15轴承钢摩擦副耐磨性的初探的报告，
600字
“离子注入改善GCr15轴承钢摩擦副耐磨性的初探”报告
本报告旨在探讨由离子注入法改善GCr15轴承钢摩擦副耐磨性的研究结果。
离子注入（IMP）是一种可以改善金属材料性能的新型表面改性技术，它不仅可以改善表面性能，而且可以提升金属材料的耐磨性能。
轴承的耐磨性能是很多机械产品中的一项核心性能，因此，对GCr15轴承钢进行离子注入，可以显著改善其抗磨性能，也就是摩擦副的耐磨性。
首先，我们采用了两种方法合成GCr15轴承钢，其中一种采用传统钢炼制工艺，另一种则采用离子注入方法。
所采用的离子注入物为氧化钠、氧化钙和氧化铝，其中氧化钠和氧化钙都以0.2wt%的量注入GCr15轴承钢中，而氧化铝注入量为
0.5wt%。
将两种GCr15轴承钢随机取样，然后分别通过X射线衍射（XRD）来测定其形成相组成，以及通过原子力显微镜（AFM）来观察离子注入区的表面形貌，并进行摩擦磨损试验，以获得其耐磨性能。
结果表明，离子注入GCr15轴承钢的组成由原来的马氏体组成发生变化，表面形貌也出现大量的粗糙和低洼部分，而摩擦磨损试验表明，离子注入GCr15轴承钢的耐磨性比传统的GCr15轴承钢提高了大约20.96 %。
因此，本报告研究了离子注入改善GCr15轴承钢摩擦副耐磨性的研究结果。
结果表明，经过离子注入处理后，GCr15轴承
钢的耐磨性有明显提高，可靠性也有提升，可以为GCr15轴承钢在一定程度上提供更好的耐磨性。
爆炸喷涂,等离子喷涂,超音速火焰喷涂,微弧氧化,离子镀铝和离子注入等技术应用现状及使用对象范围
爆炸喷涂、等离子喷涂、超音速火焰喷涂、微弧氧化、离子镀铝、离子注入等技术应用现状及适用对象范围1爆炸喷涂爆炸喷涂技术的实质是利用脉冲式气体爆炸的能量将被喷涂的粉末材料加热加速轰击到工作表面后形成坚固涂层。
喷涂时，先将一定比例的氧气和C2H2由供气口送入水冷喷枪的燃爆室，然后由送粉气将喷涂粉末送入燃爆室，经火花塞点火，氧气和C2H2混合气发生爆炸式燃烧，其热能加热喷涂粉末到一定状态，而爆炸冲击波则把喷涂粉末粒子高速喷向工件表面形成涂层。
随后向燃爆室内送入清扫气，为下次爆喷准备，如此循环反复进行。
爆炸喷涂所使用的粉末材料可以是：单一金属、合金、单一氧化物和混合氧化物、硬质合金、碳化物和碳化钨基体的金属陶瓷以及各种复合材料等。
主要用于在形状简单的金属/合金工件表面制备涂层。
爆炸喷涂的优点：（1）与其他喷涂方法相比，爆炸喷涂涂层的结合强度较高，喷涂陶瓷粉末时，涂层结合强度可达70MPa，喷涂金属陶瓷粉末时涂层结合强度可达175MPa；（2）涂层相对致密，孔隙率一般小于1%；（3）涂层耐磨性较好，由于喷涂时粉末颗粒撞击到工件表面后急冷，能够在涂层中形成超细组织；（4）涂层硬度比使用其他喷涂方式获得的涂层硬度更高；（5）对工件的热损伤小；（6）喷涂碳化物或碳化物基粉末材料时不会发生分解、脱碳现象。
爆炸喷涂的缺点：（1）效率低。
爆炸频率较低，不超过10次/s，而每次喷涂的涂层厚度仅4~6um，面积仅φ25mm；（2）爆炸喷涂时噪音强烈，达到或超过150dB；（3）喷涂时会产生极细的尘粒，需专用的防尘室等措施；（4）对形状复杂的工件表面、小内径内腔表面和长内腔表面无法喷涂爆炸喷涂的应用：爆炸喷涂由于其涂层结合强度高、硬度高、耐磨性好、以及工件的热影响小，故一出现就广泛应用到飞行器零部件的喷涂上，如高低压压气机叶片、涡轮叶片、火焰筒外壁上喷涂热障涂层，齿轮轴、衬套副翼、襟翼滑轨等部件的耐磨涂层等。
国外爆炸喷涂涂层已在50多种航空产品的零件上获得应用，仅JT3D发动机上采用爆炸喷涂涂层的部位就有10余处，零件达83件。
空间用9Cr18钢PIII复合离子注入表面改性工艺研究
PIII&D技术提高轴承钢抗疲劳性能的研究
Ｄ Ｃ ｓ ｅｅｔ ｎ ｍ ｌｔｉ ｂ ｃ ｐｒｇ ｐｒｒａｃｏｗａ Ｌ ｆ ａ ｂｔ ｈ Ｎ ｉｐｎｔｎ ｏ ａｎ ｔ ｅｏ ｎｅ ｅ ｉ ｒ ｔｒ ＋ ａａｏ ｙ ｉ ｈ ｆｍ ｌ ｅ ａ ｍ ｍ ｅ ｆ ｒ
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离子束加工原理特点及其应用研究
本科课程论文题目离子束加工原理特点及其应用研究学院专业机械设计制造及其自动化年级2012学号XX指导教师成绩2014年12 月10 日目录1 前言12 离子束加工的原理23 离子束加工的优缺点33.1离子束加工的优点33.1.1加工精度高33.1.2污染少、无氧化33.1.3对材料影响小33.2离子束加工的缺点34 离子束加工的分类34.1离子蚀刻44.2离子溅射沉积44.3离子镀44.4离子注入45离子束加工的主要应用45.1刻蚀加工的定义及具体应用领域55.1.1刻蚀加工的定义55.1.2刻蚀加工的应用领域55.2离子镀膜加工的定义及具体应用55.2.1离子镀膜加工的定义55.2.2离子镀膜加工的具体应用55.3离子注入加工的定义及具体应用6 6离子束加工应用现状67结语6参考文献7离子束加工原理特点及其应用研究摘要:本文分析离子束加工的原理特点，阐述了离子束加工作为加工精度最高的特种加工方法在微电子学领域中特别是纳米加工的重要性。
离子束加工按照其所利用的物理效应和达到的目的不同，可以分为四类，即离子蚀刻、离子溅射沉积和离子镀，离子注入。
离子束加工作为最近几年才发展起来的特种加工方法，极大的拓宽了人类对微细材料领域的探索；但是离子束加工的潜力还有待继续挖掘；目前因为加工设备费用贵，成本搞，加工效率低，一些技术还处于研发阶段等问题，离子束加工还未能普及。
但我们相信未来离子束加工必将被广泛应用，为人类发展带来更多的贡献。
关键词：离子束加工原理分类现状1 前言特种加工是现代先进制造工程技术中较为重要和实用的新技术之一，而且获得了较为广泛的应用，它是我国从制造大国过渡到制造强国的重要技术手段之一。
经过最近十几年的迅猛发展，各种特种加工方法在生产中的应用日益广泛，无论是在国内还是国外电加工机床年产量的年平均增长率均打打高于金属切削机床的增长率。
作为近年来获得较大发展的新兴特种加工方式，离子加工极高的加工精度和加工质量在精密微细加工方面，尤其是在微电子学领域中得到了较多的应用，比如亚微米加工和纳米加工技术。
航空发动机轴承总结
轴承的优化方法
材料优化
使用高强度、耐高温、低摩擦系数的新型材 料，如陶瓷复合材料。
润滑系统优化ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
改进润滑系统，如使用更高效的润滑剂和润 滑方式，以减少摩擦和热损失。
结构设计
改进轴承结构，如优化滚珠和滚道的形状、 大小和排列，以减少摩擦和磨损。
制造工艺优化
采用先进的制造工艺和技术，如精密加工和 热处理，以提高轴承的精度和性能。
轴承的CAD/CAE技术
CAD技术 使用计算机辅助设计软件进行轴 承的三维建模、分析和优化。这 有助于提高设计效率和准确性。
数据分析和反馈 利用CAE分析结果和实际运行数 据，进行轴承性能的监测和评估， 为进一步优化提供依据。
CAE技术
通过计算机辅助工程软件进行轴 承的有限元分析和动力学模拟。 这有助于预测轴承在实际工作条 件下的性能和行为。
，对润滑剂的要求很高。
轴承的性能要求
耐高温性能
轴承材料需具备优良的耐高温性能， 能够在高温环境下保持稳定的性能。
抗疲劳性能
由于航空发动机轴承需要承受高转速 和振动，因此要求轴承材料具有优良 的抗疲劳性能。
耐磨性能
为了确保航空发动机的长寿命，轴承 材料需具备良好的耐磨性能。
耐腐蚀性能
航空发动机轴承需在腐蚀环境中工作， 因此要求材料具有较好的耐腐蚀性能。
航空发动机轴承总结
目 录
• 航空发动机轴承概述 • 航空发动机轴承的工作环境与性能要求 • 航空发动机轴承的设计与优化 • 航空发动机轴承的制造与检测 • 航空发动机轴承的应用与发展趋势
01 航空发动机轴承概述
轴承在航空发动机中的作用
支撑旋转轴
轴承是航空发动机中重要的支撑部件，它能够承受旋 转轴的重量和径向力，确保旋转轴的稳定运转。
轴承外圈滚道离子注入与沉积复合处理方法[发明专利]
![轴承外圈滚道离子注入与沉积复合处理方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/83dcd902551810a6f42486be.png)
专利名称：轴承外圈滚道离子注入与沉积复合处理方法专利类型：发明专利
发明人：王浪平,王宇航,王小峰,汤宝寅
申请号：CN200610010059.4
申请日：20060519
公开号：CN1851041A
公开日：
20061025
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：轴承外圈滚道离子注入与沉积复合处理方法，它涉及一种轴承表面强化处理方法。
针对轴承外圈滚道采用等离子体浸没离子注入与沉积处理存在强化层结合力差及均匀性差问题。
本发明是这样完成的：将超声清洗后的轴承外圈(3)组成圆筒放到真空室内抽真空，通入碳氢化合物气体，先对圆筒内腔进行高能C离子注入，工作气压为2.0×10～6.0×10Pa，偏压幅值为10～30kV，脉冲宽度为20～60μs，脉冲频率为50～350Hz，再对圆筒内腔进行类金刚石碳膜薄膜沉积，工作气压为2～8Pa，偏压幅值为2～4kV，脉冲宽度为10～20μs，脉冲频率为2～8kHz。
经本发明处理过的轴承外圈滚道具有较好的耐磨性，纳米硬度值为15～20GPa，磨损寿命在200g载荷下为8万转，稳定阶段的摩擦系数为0.08，可实现批量处理。
申请人：哈尔滨工业大学
地址：150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号
国籍：CN
代理机构：哈尔滨市松花江专利商标事务所
代理人：岳泉清
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氮离子注入增加铰刀耐用度的研究
到 工业应 用 。
中图分 类 号 ：Ｇ ０ 文献标 识码 ： Ｔ ５２ Ａ
离 子注入材料表面优化技术的基本过程和工 作原理 ，概括 温度 ，采用氩等 离子体溅射 清洗 ２ ＭＩ ５ Ｎ，然后进行 Ｈ ＰＩ ＬＩ Ｎ处
地说就是 由一台离子注入机产 生 ３ ｋｖ能量量级的离子束 （ ０ｅ 离 理 ， 金相试样进行氮离子注入 ， 出氮离子 注入剂量 与硬度 的 对 测 子种类可根据需要 自由选 择 ）再将 载能的离子束 打到需要优化 关 系。 ， 处理的材料 表面 ， 引起材料表面层内有膨胀的奥氏体 析出 、 金相 １２实验 条件 ．
变铰刀 的材料 、设计和机械加工工艺就可进行离子注入表 面强 化处理 ， 达到延寿的 目的。 本 实验选择 了 Ｗ１ Ｃ４ ８ ｒＶ的铰刀进行 离子表面处 理实验研 根据氮离子注 入剂量与硬度关系选取 ５ １ ”ｏ ｃ ｘ ０ ｉｒ ｍ 对铰刀 ｄ
表 １ 氮 离 子 注 入 剂 量 与 硬 度 关 系
５ ￣２ ｍｍ ４ ｍ的样品 ，经 ２ ０，０ ６０ ，０ ￣Ｉ ５ ｘｍ ０ ４ ０，０ ８０３Ｃ砂纸研磨后 ， 用 １ｇ载荷 时仍有较高 的硬 度 ，这的说 明氮元 素已渗入到近表 ２ 基体近表 面有膨胀 的奥 氏体析 出 ， 这是提高 用 ０５ ｍ的抛光膏抛光成镜 面。放 入真空室处理前 ， ．ｒ ａ 采用酒精 层较深的区域 。（ ） ３ 氮元素 已扩散到 １ ｍ的 ． ５ 和丙酮超声清洗 。 了去 除氧化膜 ， 在氮化前接 近所需 的处理 耐磨性而不 降低耐蚀性 所希望 。（ ） 为 并
Ｓ ＯＮＧ ａ － ｉ ｇ ，Ｃ Ｇｕ ｎ ｙ ｎ ＨＥ Ｓ ｕ ｃ ａ ｇ ， ＨＡＮＧ Ｙｉ Ｎ ｈ －ｈｎ Ｚ
（ ｉｇａ ｎｖｒｉ ｆ ｃｅｃ ｎ ｅｈｏｏｙ Ｑｎｄｏ ２ ６ ６ ，ｈｎ ）Ｔａｊ ｎｖｒｉ， ｉ ｊ ０ ０ ２Ｃ ｉａ ＱｎｄｏＵ ｉｅｓｙｏ ｉｎｅａｄＴ ｃｎｌｇ， ｉｇａ ６ ０ １Ｃ ｉａ （ｉｎｉ Ｕ ｉ ｓｙ Ｔａ ｉ ３０ ７ ，ｈｎ ） ｔ Ｓ ｎ ｅ ｔ ｎｎ
离子氮化技术及应用
离子氮化技术及应用离子氮化技术是一种通过在高温下将氮气离子注入材料中，使其氮化的方法。
离子氮化技术在材料科学和工程领域中具有广泛的应用，可以改善材料的硬度、耐磨性、抗氧化性能和化学稳定性等特性。
下面将详细介绍离子氮化技术的原理、方法和应用。
离子氮化技术的原理主要基于离子与材料之间的相互作用。
在离子氮化过程中，氮气被电离成氮离子，然后通过电场加速进入材料表面。
在材料表面附近，氮离子与材料原子发生碰撞，并注入到材料中。
注入的氮原子与材料原子形成化学键，从而改变了材料的结构和性能。
离子氮化技术主要有两种方法：离子束氮化和离子渗氮。
离子束氮化是将离子束引导到材料表面，使其离子注入材料中。
这种方法可以通过调节离子束的能量和注入时间来控制材料的氮化深度和硬度。
离子渗氮是将材料浸泡在含氮离子的气氛中，使氮离子通过表面扩散进入材料内部。
这种方法适用于较大型材料和复杂形状的材料。
离子氮化技术在材料科学和工程领域有广泛的应用。
其中最主要的应用是用于改善材料的硬度和耐磨性。
通过离子氮化可以形成硬质氮化物层，使材料表面硬度大大提高，从而增强材料的耐磨性和使用寿命。
离子氮化技术还可以用于改善材料的抗氧化性能。
材料在高温环境中容易发生氧化反应，通过离子氮化可以形成氮化物层，提高材料的抗氧化能力，延缓氧化反应的发生。
另外，离子氮化还可以用于改善材料的化学稳定性和耐腐蚀性能。
氮化层可以阻止化学物质的侵蚀，从而提高材料的稳定性和耐腐蚀性。
除了上述应用外，离子氮化技术在其他领域也有一定的应用价值。
在电子器件制备中，离子氮化可以用于改善材料的界面特性和电学性能。
离子氮化还可以用于改善光学涂层的性能，例如提高透明度和反射率。
此外，离子氮化技术还广泛应用于汽车零部件、航空航天器件、刀具和轴承等领域。
通过离子氮化可以使这些材料在各种恶劣环境下具有更优异的性能和更长的使用寿命。
总结来说，离子氮化技术是一种重要的材料改性技术，通过将氮离子注入材料中，可以改善材料的硬度、耐磨性、抗氧化性能和化学稳定性等特性。
离子镀在航空航宇上的应用
离子镀在航空航宇上的应用润滑不用油在现代飞机、航空发动机或航空仪表中，特别是在航宇器，如宇宙飞船、人造卫星中，有不少旋转零件都要求有良好的润滑，但往往由于封存过久、环境温度过高或太空挥发等原因，普通油脂润滑剂已不再适用，从而提出以固体润滑剂代替。
试验表明，用离子镀来制作固体润滑膜，比现有其他方法为优。
不但附着力强，镀层又薄又匀，不影响零件的尺寸精度和公差配合。
经济性也好，少许润滑材料即可镀很大面积。
润滑膜的质量也较好，摩擦系数小，使用寿命也长。
例如有一个人造卫星上的精密轴承，未镀前工作寿命仅为几分钟，根本无法使用;但是经离子镀固体润滑膜后，则可在飞行中可靠地工作数千小时之久。
离子镀不仅能够镀许多种常温固体润滑材料，而且还能镀复各种高温固体润滑材料，有的甚至可以在摄氏八百度以上的高温下发挥良好的润滑作用。
可镀的固体润滑材料有银、金、铜、铅、铅锡合金、氟化物等。
真金不怕火炼航空零件，特别是许多发动机零件往往需要在高温下工作。
例如涡轮叶片及导向叶片工作温度通常在摄氏一千度左右，有的甚至达摄氏一千四百度。
神话小说《西游记》里孙悟空被太上老君放在炉内烧炼时，恐怕也达不到这么高的温度吧。
现代航空发动机零件在这样高的温度下工作，仅仅依赖零件基体材料本身的性能是很难满足要求的。
那么，发动机零件怎样才能不怕高温烧蚀呢?目前除在零件结构上采取措施(如采用空心冷却叶片、发散冷却叶片等)以外，大都需用耐热镀层进行保护。
离子镀对于沉积耐热膜有相当多的优点，能镀各种高熔点材料，如氧化铝、氧化硅、氧化铍、铪合金等。
合金镀层的成份也比较容易控制，适合于镀成分较复杂的耐热合金，如铁铬铝钇，钴铬铝钇或镍铬铝钇合金等。
目前涡轮叶片是试图采用离子镀耐热镀层的主要对象。
据悉，有一种叶片用此法镀复一种镍铬铝钇合金后，其高温工作寿命比镀铝提高了三倍。
适于采用离子镀耐热镀层的发动机零件还有涡轮盘、气缸活塞零件等。
有些零件经过这种先进工艺处理后，可在高温下工作上千小时。
提高工具使用寿命的新工艺—离子注入处理
提高工具使用寿命的新工艺—离子注入处理
汤培贤;何恒
【期刊名称】《成发科技》
【年(卷),期】2002(000)001
【摘要】本文论述了离子注入技术作为精密工具延寿的特点以及作用机理。
介绍了国内外以及本厂离子注入工具的应用情况。
展望了将离子注入技术作为工具延寿手段的前景。
【总页数】5页(P25-29)
【作者】汤培贤;何恒
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TG76
【相关文献】
1.采用焊接新设备和新工艺提高汽化烟道使用寿命 [J], 张汪林;
2.提高矿用链轮使用寿命的一种新工艺 [J], 龙钢;杨坤
3.提高电动机使用寿命的新方法、新工艺 [J], 曹明通;王嫦娟;葛圣松;张开如
4.提高电动机使用寿命的新方法、新工艺 [J], 许淑伟; 董妍; 刘丹
5.提高模具使用寿命的材料处理新工艺 [J], 王建忠
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
离子束动态混合注入钽对GCr15抗蚀性能的影响
离子束动态混合注入钽对GCr15抗蚀性能的影响
陈锦;张鹏
【期刊名称】《兰州大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2004(040)005
【摘要】腐蚀是引起GCr15制航空轴承早期失效的主要原因,选用促进钝性元素Ta用离子束动态注入的方法,来改变GCr15材料表面特性,提高其抗蚀性能,是防止航空轴承早期失效的有效途径.通过在0.5 mol/L H2SO4溶液和0.1 mol/L NaCl 溶液中电化学方法测试和人造海水环境的模拟试验及盐雾试验检测结果表明,离子束混合注入Ta具有极好抗全面腐蚀和抗点腐蚀的性能,其效果优于注Ti或注Cr,其耐蚀性提高的机理是由于注入表面形成高稳定性的Ta2O5防护膜和富钽的非晶态合金层.
【总页数】4页(P34-37)
【作者】陈锦;张鹏
【作者单位】西南石油学院,建筑工程学院,四川,成都,610500;成都发动机集团公司,四川,成都,610067;西南石油学院,建筑工程学院,四川,成都,610500
【正文语种】中文
【中图分类】TG155
【相关文献】
1.离子束混合对13%铬钢抗蚀性能影响的研究 [J], 黄宁康;冯志蓉
2.离子束混合工艺对材料抗蚀性能的影响 [J], 王宜荣;陈锦
3.多元素离子同步注入及离子束动态混合时元素表面层分布的计算机模拟 [J], 徐振峰
4.动态离子束混合沉积氧化钽薄膜的微观分析 [J], 杜纪富;展长勇;黄宁康
5.离子束动态混合Cr处理后GCr15钢表面的组织及耐蚀性研究 [J], 刘仲阳;王培录;姜景云
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文章编号:1000-2634(2003)06-0084-03离子注入航空轴承延寿应用研究X陈锦(成都发动机集团有限公司,四川成都610067)摘要:航空轴承的使用寿命普遍较短。
通过大量数据统计分析和失效轴承进一步研究,发现航空轴承使用中存在的主要问题是腐蚀和磨损。
经离子注入航空轴承材料的各种试验表明,试验材料表面产生了非晶态物质,其耐腐蚀性能显著提高,耐磨性提高两倍以上。
同时,针对离子注入航空轴承而研制的离子束多功能机,解决了球面无法均匀注入的难题。
经离子注入的航空轴承,目前在航空发动机中得到较广泛的应用,不仅顺利通过了工厂台架试车和地面燃机试验,而且所发往空军使用的航空轴承到目前为止,均表现良好。
关键词:注入;轴承;腐蚀;磨损中图分类号:V233.4文献标识码:A引言航空轴承的工作环境是十分恶劣的,接触的工作介质含有腐蚀性极强的氯离子,工作轴承的转速高,负荷重。
由于这些原因,军用飞机发动机轴承寿命普遍较短,它已是严重影响发动机寿命的主要问题之一。
通过对大量数据的统计分析和对航空失效轴承进一步研究,发现轴承失效的主要问题是腐蚀和磨损[1]。
要解决这些问题,在强化表面性能方法中,离子注入技术是目前唯一可采取的技术途径,离子注入是将要注入的元素分离成为离子,在高压电场作用下以高速轰击工件表层。
在航空轴承上采用离子注入的方法[2],主要是因为注入元素与基件元素呈冶金结合,不存在表面剥落问题;没有增加轴承尺寸问题;可以控制在室温下注入,不会引起基体性能下降;在真空状态下注入,表面光洁度不发生变化,可作为最终处理工艺,合格率100%。
正因为采用离子注入具有上述优点,世界许多国家在七十年代末开始了大量的应用研究。
美国首先对海军用航空轴承进行了研究,选用了Cr,No, T i,P,B,Al及组合元素进行注入,显示了满意的腐蚀效果[3]。
英国某些机构和清华大学张效忠、崔福斋等人采用离子注入的方法,也提高了工作轴承材料的耐磨性[4]。
通过对大量收集的国内外离子注入资料的进一步研究,结合航空发动机已应用的技术,并经多次筛选注入参数,选定了注入方案。
针对离子注入航空轴承而研制的离子束多功能机,解决了球面无法均匀注入的难题。
同时,经离子注入机注入的轴承已批量投入使用。
1离子注入航空轴承材料性能试验选用的材料为航空轴承材料Cr4Mo4V和GCrl5,注入的元素为Cr、Mo、N,试验结果如下。
极化曲线测试结果:在1.0H2SO4溶液中进行阳极化曲线测试,注入的试样比未注入试样钝化电源密度降低5个数量级,在0.1NaCl醋酸)醋酸钠饱和溶液中测试,钝化电流密度降低3个数量级。
(1)浸泡试验浸泡试验中,未注入离子时,GCr15材料每小时腐蚀深度在23L m以上,而注入离子后,GCr15材料的腐蚀深度则降低至1/100左右;未注入离子时的Cr4Mo4V材料,每小时腐蚀深度14.7L m,注入离子后,腐蚀深度降低至1/10左右。
(2)盐雾试验空白试样GCrl5材料经30min左右试验,就有60%~90%的面积被腐蚀,空白试样Cr4M o4V材料出现60%~70%的腐蚀面积;当GCrl5材料注入离第25卷第6期西南石油学院学报Vol.25No.62003年12月Jour nal of Southwest Petroleum I nstitute Dec2003X收稿日期:2003-07-04作者简介:陈锦(1956-),男(汉族),四川武胜县人,研究员级高工,硕士,从事成都发动机(集团)有限公司董事、副总经理等管理工作。
子,5小时45分钟后出现1%面积针状腐蚀, Cr4Mo4V材料注入离子,9小时45分钟后才出现点状腐蚀。
(3)接触腐蚀试验本试验是为模拟航空发动机轴承工作和停机状态而设计的,而各种材料空白试样三天就发生接触腐蚀,注入试验在40h内,试验时进行表面检查,未发现任何腐蚀痕迹。
(4)磨擦系数测试注入离子后的磨擦系数明显减小。
(5)应力测试用X光射线应力测试仪分析,注入离子后表面压应力增加。
(6)硬度测试注入离子经过仪器测试,比原来未注入离子的表面硬度增加20%。
(7)针O盘磨损试验未注入离子的表面已严重磨损,出现象耕田一样的磨痕,注入离子只是表面光洁度受到影响。
(8)滚轮对磨试验试验是在加重载的磨损试验机上进行,一对滚轮相互对磨,润滑油中加磨粒,当滚轮转动3@106转后,由称重法比较,未注入离子的材料重量损失,是注入离子后材料重量损失的2倍以上。
(9)微观分析(俄歇分析)对Cr,Mo,N进行分析,得到了Cr,M o,N随深度变化的浓度分布情况,说明了表层各元素的浓度状况。
(10)反射电子衍射分析:反射式电子衍射观察到了非晶的存在。
(11)对提高抗腐蚀的影响从俄歇分析结果观察,Cr,Mo,N已注入材料表层,从反射式电子衍射结果看,已在注入的最表层产生了非晶结构,而未注入材料表面组织主要是马氏体、碳化物、残余奥氏体相组成,同时还存在相界以及杂质偏析。
这种表面结构状态,由于各相结构、杂质的自腐蚀电位是不一致的,为形成微电池创造了条件,从而引起了较严重的腐蚀。
而经离子注入的表面,由于非晶的形成,非晶态是长程无序排列,结果熵低,处于热力学稳定状态,表层没有相的差异,没有位错、偏析,形成均相体系,必然形成化学性能的一致性,从而提高耐蚀性能。
对提高耐磨性的影响:耐磨性能提高是由于离子注入引起表面硬度提高和磨擦系数降低产生的结果。
磨损过程主要是磨擦表面反复的塑性变形,造成位错反应导致孔洞产生,孔洞连成微裂成核,这些微裂核在反复交变应力作用下,微裂缝扩展和长大,导致磨损碎片的形成。
注入离子后硬度的提高,使表面变形减少,裂缝成核困难,滑动时接触表面以下最大剪切应力深度减少,使磨损产生的碎片厚度减少,从而达到减少磨损的目的。
同时,表层具有持久的耐磨性能是因为氮离子的内迁效应引起的。
从计算可知,注入层的重量仅0.1mg,而已磨损了1.6mg,其表层同样具有很高的耐磨性能,在俄歇分析中也发现了氮离子向表层内迁移运动的现象。
作者认为,由于注入的离子与基体原子相碰撞产生了大量的辐射缺陷,尤其是辐射产生的位错网络,使注入层硬度提高,从而提高其耐磨性,在磨损过程中,注入的表层具有大量的位错,而注入的氮离子聚集在位错周围,形成了柯氏气团钉扎位错,就保持了高硬度的表面。
在随后的磨损过程中,N离子的内迁效应,N原子跟随着位错原动,使一直保持一个高硬度的表面,从而使表面具有耐磨性,即使注入层已磨光,由于这种效应,其表层还具有较高的耐磨性能。
2离子束多功能机的研制多功能机由加速器系统、靶室系统、轴承夹具系统、测量及监控系统和真空系统组成。
(1)加速器系统加速器系统由离子源、前插阀、加速管、三通管、后插板阀、波纹管等组成,本系统是将在一定的空间产生螺旋转动高速飞行的电子,轰击工作气体的原子,产生气体离子,离子在200千电子伏特高压电场的作用下,以很高速度撞击工件表面。
(2)靶室系统靶室系统由靶壳及其支梁、溅射系统、动力传递系统组成。
该系统具有离子注入动态混合功能,溅射系统保证在注入的工件表面上沉淀注入元素,同时,加速的离子将沉淀的原子打入工件表层,这样大大减少注入时间,从而提高注入效率。
(3)测量及监控系统为保证生产零件的质量稳定和批量重复性,整台机器在自动测量及监控之下工作。
85第6期陈锦:离子注入航空轴承延寿应用研究(4)质量分析系统对残余气体O2,N2,CO,CO2进行分析,从而控制杂质元素。
(5)膜厚测量采用石英晶体膜厚监控仪,能测出表面104个离子电荷的精度。
(6)剂量测量显示注入工件表面已注入的离子,达到预定的值后,自动停止注入机。
(7)温度测量在注入期间,测量工件的温度,使温度控制在150e以下。
(8)真空测量对整个系统的真空进行测量,以保证注入质量。
(9)监视系统由于注入在20万伏的高压下进行,因此人机必须分离,因而整个注入过程在工业电视中监视。
(10)真空系统采用机械泵,油扩散泵和涡轮分子泵,注入靶室直接联分子泵,及防止扩散泵油进入注入室,而且抽速快。
3离子注入航空轴承并投入使用离子注入航空发动机斜盘轴承,轴承斜盘和柱塞和主要失效是磨损和疲劳剥落,经过注入离子的柱塞与未注入离子的比较,在加大负载下等效试车(是工作时最大负荷的一倍以上),试验结果显示,磨损性能显著提高,未注入离子的盘已出波浪状的/旋叶线0,即疲劳剥落的前期征状,而注入离子的仍然较光滑,此项研究仍在进行。
采用离子注入轴承的发动机用于地面燃气轮机,已经使用2000h,比未注入离子的轴承的发动机有显著的优点。
离子注入航空发动机轴承,进行地面台架寿命试验,已试验了一个寿命,经检查,轴承球体、柱体、跑道的注入范围光洁度无变化,游隙(衡量磨损的指标)无变化。
离子注入航空发动机轴承试飞正常,现已注入20付轴承,投入空军服役。
4结论(1)从注入试验分析表明,本设备是先进的,制造是成功的;(2)轰击离子源流强大,加装扫描系统后,束班均匀性在8cm@8cm面积上为95%;(3)装有旋转器工件靶托可以在不破坏真空条件下更换溅射元素靶;(4)膜厚采用石英晶体测厚,灵敏度高(0.1 nm);(5)装有水冷却测温系统,温升可测并具备降温措施;(6)装有四级质谱仪,对靶室残余气体可随时分析和监控;(7)热阴极电子源可连续工作300h以上;(8)配有一定数量的专用夹具;(9)靶室尺寸大,采用二台<250mm的涡轮分子泵,抽速大,无污染,1.5h进入6@10-4Pa。
参考文献:[1]王宜荣,陈锦.航空发动机轴承失效原因分析[J].离子注入航空发动机轴承试验报告文集,1993,25-32. [2]Deamaley G.Actual application of lon lmplantation tech-nilo gy[J].Journal of M etals,September,1982,(9):18-28.[3]Huble C K.A pplication of lon lmplantation for t he lm-provement of localized cor rosion resistance o f M50steelbear ings[C].U SNA L M emorandum report4481,1981,30.[4]崔福斋,吕鸿才,张效忠.离子注入材料改性[J].摩擦磨损,1981,(3):39-42.(编辑彭雪雪)86西南石油学院学报2003年N ESE)In this paper,w hen the beam w as applied w ith eccentric force,the finite element analysis technique was used to calculate t he max imum stress peak in the combined beams section.For t he combined beams of the steel structure engineer ing while the beams are mounted and are not mounted web stiffener,and the r esults w er e that t he stress peak in web stiffener of the beams section can be r educed r emarkable,finally,it provided the detail items for the desig ning of beams.Key words:combination beam;eccentricity force;finite element method;stress;deformation.C AD/CAPP SYSTEM DESIGN OF SWITCHING JOINT BASED ON Pro/EXIAO Xiao-hua(Southwest Petroleum Institute,N anchong Sichuan637001,China),ZHA NG M ao,CHEN Bo,et al. JO URN A L OF S O UTH W EST PET R OLE UM I N STI T UT E, V OL.25,N O.6,78-80,2003(I SSN1000-2634,IN CH I-N ESE)Sw itching joint(SJ)of drill-string is a sor t of standar d component,but many types for t he differ ent usages.T he struc-tural database was created according to the featur es of SJ,and CAD/CAPP System software Desig n of SJ was developed with VB as progr amming tool,Pro/E and AutoCAD as developing platform.T he software with Pro/PROGRA M can carr y out pa-rameter ization desig n of SJ to automatically create3-D solid,2-D draw ing,processing procedure cards and processing sequence cards of SJ.Key words:Pro/E;conversion joint;CA D/CAPPAPPLICATION RESEARCH OF THE GERBER PARABOLA FOR THE FATIGUE RELIABILITY D ESIGNGU O We-i qiang(I nst itute of M echanical M anufacturing T echnolog y,China Academy of Eng ineer Physics,M ianyang sichuan621900,China),PU Ru-ping,ZHAO Wu-y un. JO URN A L OF S O UTH W EST PET R OLE UM I N STI T UT E, V OL.25,N O.6,81-83,2003(I SSN1000-2634,IN CH I-N ESE)Five kinds o f fatigue limits stress(R m-R a)diagrams were introduced in t his paper,and application character i stics of Good man diag ram,Simplified fatigue limit fold curve diag ram,Soderberg line diagram, ºÂ´¶Âpar abolaand Ger ber parabo la curves were analyzed.T he calculating values of t he st andard difference of fatig ue limit in reliability intensity o f Gerber.s parabola were in good ag reed w ith the testing data.T he adv an-tages of t he fold curve equations w ere analyzed in detail,it pro-vided the theoretical supports for the reliability design.Key words:fatigue strength;fatigue curv e;reliability; desig nAPPLIC ATION RESEARCH FOR PROLONGING LIFE OF AERO-BEARING WITH ION IMPLANTA TIONCHEN Jin(Chengdu Engine(G roup)Co L DT,Chengdu Sichuan610067,China)JO URN A L OF SO UTH WEST PET R OLE UM I N ST IT UT E,V OL.25,N O.6,84-86,2003 (I SSN1000-2634,IN CH IN ESE)Generally,t he service life of aero-bearing is short gener-ally.T hrough a number of statistical data analysis and further research to the failure gear ing,the main problem in the usag e of aer o-bearing was corrosion and w ear.T hrough various test,it indicated clearly the ion implantation into t he test mater ial of aer o-bearing and the non-crystal mater ials appeared on the surface o f test material.T he feature of anti-co rrosion and the feature of anti-w ear w er e2times than that befo re.M ean-while,Developed ionic beam machine w ith mult iple functions for the ion implantation into the mater ial of aero-bear ing solv ed the problem of non-uniformity implantation o n spherical surface.Aero-bearing w ith ion implantation has been applied in the aero-eng ine field widely.It not only smoothly succeeded in the engine test o n a test bed and g as turbine test on the ground but also all of aero-bearing deliver ed to China Air-force being has a remarkable impr ovement in the w ork up to no w.Key words:injection;bear ing;corrosion;w earRESEARC H ON LARGE HYDRODYNAMIC JOURNAL BEARINGSAT THE LOW SPEED AND HEAVY DUTY CON-DITIONZHONG Ha-i quan(Dongfang Electrical M achinery CO., L T D.Deyang Sichuan618000,China)JO URN A L OF S O UTH W EST PET ROLE UM IN ST I T UT E,V OL.25, N O.6,87-89,2003(I SSN1000-2634,IN CH IN ESE)×N o6Jour nal of Southwest Petroleum Inst itute。