炭素イオン注入法を用いたチタンの表面設計手法の確立

碳离子注入法钛表面设计方法的建立

• 批准号: 05750090
• 负责人: 森田 辰郎
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Kyoto Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750090/
• 关键词: チタン合金; 炭素; 表面改質層; 耐摩耗性; 耐食性; 第1原理

本研究では,炭素原子をチタン表現に拡散・固溶させることにより形成される表面改質層の性状を,実験的・解析的両手法を用いて明らかにすると共に,その様な表面改質層がチタンの耐摩耗性および耐食性等の機械的性質に及ぼす効果について詳細に検討した.なお,当初の計画では,炭素原子をチタン表面に固溶させる方法として,イオン注入法を用いる予定であったが,イオン注入装置の不具合のため,実際には,アセチルセルロース樹脂を用いて炭素微粒子(粒子径:100mum)をチタン合金表面(Ti-6A1-4V)に固着後,CO_2レーザーを照射するという方法で表面改質層を形成させた.本研究で得られた結果を以下にまとめて記す.1.炭素原子をチタン合金表面に固溶(処理条件:500W,10sec)させることにより,ビッカース硬さHV1700に及ぶ高硬さを有する表面改質層(改質層厚さ:140mum)の形成が可能である.2.かかる表面改質層を形成させたチタン合金の摩耗量は,未処理の場合に対して約1/6に低減されることから(ピンオンディスク形式摩耗試験,負荷:0.25MPa,相手材:4340焼入れ鋼),上述の表面改質層の形成は,チタン合金の耐摩耗性を改善する上で有効であると言える.3.濃塩酸環境(濃度:11.3N)では,チタン合金は活性溶解するため耐食性は著しく劣るが,表面改質層を形成した場合,かかる表面改質層が濃塩酸環境から母材部を保護するため,チタン合金の耐食性は著しく改善される.4.上述の表面改質層の性状を原子レベルから評価するため,第1原理に基づいてTiCに電子状態に関する検討を試みた.なお,本方法を用いたTiCに関する検討は未だ基礎段階にあり,現状では実験的に求められているTiCの格子間隔と第1原理に基づいて本研究において求めたそれが,5%の精度で一致することが明かとなった段階である.

在这项研究中，使用实验和分析方法揭示了由钛表达中扩散和溶解碳原子形成的表面修饰层的特性，并且这种表面修饰的层对机械性能对机械性能的影响（例如，详细介绍了原始计划的固体方法），以固定的方式进行了固定的含量。表面，但由于离子植入装置的故障，实际上，乙酰纤维素实际上是。通过使用树脂将碳颗粒（粒度：100M）固定到钛合金表面（TI-6A1-4V），然后辐射CO_2激光器，形成了表面修饰的层。在本研究中获得的结果总结为1。通过在钛合金表面上的碳原子的固定溶液（处理条件：500W，10秒），表面修饰的层（修饰的层厚度：140mum）具有高度的HV1700的高硬度。2可以形成。2。可以形成钛合金的磨损量。 0.25MPA，柜台材料：4340硬化钢），并且可以说上述表面修饰层的形成可以有效地提高钛合金的耐磨性。3。在浓盐酸环境（浓度：11.3N）中，钛合金具有活性，因此耐腐蚀性明显下降，但是当形成表面修饰层时，形成了表面修饰的层。钛合金的耐腐蚀性显着提高，因为该层保护基本材料免受浓盐酸环境的影响。4。为了评估原子水平的表面修饰层的性质，我们试图根据第一个原理研究TIC的电子状态。此外，使用此方法对TIC进行的研究仍处于基本阶段，并且已经揭示了这项研究基于目前在实验上需要的TIC晶格间距，并且基于第一个原理，与5％的准确性一致。