Ag和Ta离子双注入改善Ti6Al4V合金耐磨性能

金属学报

2009, Vol. 45

Issue (6): 764-768

论文

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Ag和Ta离子双注入改善Ti6Al4V合金耐磨性能

冷崇燕¹; 周荣²; 张旭³;卢德宏²; 刘洪喜²

1. 昆明理工大学材料与冶金工程学院; 昆明 650093
2. 昆明理工大学机电工程学院; 昆明 650093
3. 北京师范大学低能核物理研究所; 北京 100875

WEAR PERFORMANCE OF Ti6Al4V ALLOY MODIFIED BY Ag+Ta DUAL--ION IMPLANTATION

LENG Chongyan ¹; ZHOU Rong ²; ZHANG Xu ³; LU Dehong ²; LIU Hongxi ²

1. School of Materials and Metallurgical Engineering; Kunming University of Science and Technology; Kunming 650093
2. School of Mechanical and Electrical Engineering; Kunming University of Science and Technology; Kunming 650093
3. Institute of Low Energy Nuclear Physics; Beijing Normal University; Beijing 100875

引用本文:

冷崇燕周荣张旭卢德宏刘洪喜. Ag和Ta离子双注入改善Ti6Al4V合金耐磨性能[J]. 金属学报, 2009, 45(6): 764-768.
, , , , . WEAR PERFORMANCE OF Ti6Al4V ALLOY MODIFIED BY Ag+Ta DUAL--ION IMPLANTATION[J]. Acta Metall Sin, 2009, 45(6): 764-768.

全文: PDF(669 KB)

摘要:

采用Ag和Ta离子双注入对医用Ti6Al4V合金进行表面改性, 即以Ag离子1.0×10¹⁷ cm^-2 先注入、以Ta离子1.5×10¹⁷ cm^-2 后注入合金样品表面. 采用纳米力学探针研究离子注入前、后Ti6Al4V样品表面硬度随压入深度的变化, 利用多功能摩擦磨损试验机分析离子注入前、后样品的耐磨性, 利用XRD和XPS研究样品表面的物相组成和元素化合态. 结果表明, 离子注入后样品磨损量降低了77%. 耐磨损性能的明显改善归因于样品硬度增加, 磨损开始阶段保持低摩擦系数的时间较长和离子注入后合金固溶强化.

关键词 ： Ti6Al4V, 离子双注入, 固溶强化, 表面改性, 磨损性能

Abstract：

The wear performance of Ti6Al4V alloy for clinical usage was modified by dual--ion implantation technique. The samples were implanted firstly with silver ions at a dose of 1.0×10¹⁷ cm^-2, then with tantalum ions at a dose of 1.5×10¹⁷ cm^-2. Nanoindenter instrument was used to measure the variation of hardness with displacement into surface of sample, and multi--functional tribological tester was used to investigate the wear and tribological property. Phase constitution in the surface layer of Ti6Al4V alloy was characterized by glancing angle X--ray diffraction (GAXRD), the X--ray photoelectron spectroscopy was used to analyze the chemical states of elements in the surface layer of sample. The results show that the worn area of Ag+Ta dual--ion--implanted Ti6Al4V alloy is decreased by 77\% compared with untreated alloy. The improvement of the wear property is related to the increase of hardness, long holding time of low friction coefficient and solid solution strengthening induced by Ag and Ta.

Key words： Ti6Al4V dual--ion implantation solid solution strengthening surface modification wear performance

收稿日期: 2008-11-07

ZTFLH:

TG146.2

作者简介: 冷崇燕, 女, 1972年生, 副教授, 博士

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