强流脉冲离子束非平衡热-力耦合场增强渗氮改性机理研究

钛合金耐磨性差、易疲劳失效是亟待解决的难点问题，现有的表面改性技术工艺效率低、改善效果有限。本项目拟采用基于中俄合作研究成果、后由申请者等自主研发的大面积强流脉冲离子束表面工程技术，辐照改性钛合金，工艺参数为离子能量200-400keV、束流密度50-400A/cm2、脉冲宽度70ns、功率密度10-100MW/cm2。研究辐照非平衡热-力耦合场（表面急剧加热、熔化、气化与烧蚀，及由此产生向内传播的冲击应力波）对钛合金的增强渗氮和无约束冲击作用，弄清百十微米厚的渗氮表层与深达1mm的冲击应变层的形成规律，掌握冲击渗氮加工原理。通过对改性层宏观与微观材料学特征分析、摩擦磨损与疲劳行为的研究，探明冲击渗氮改性层相结构、成分、非平衡组织（位错、纳米晶或非晶等）以及渗层与冲击应变层的应力耦合状态对性能的协同改善机制。发展出高效率、高质量（表面光滑化）的冲击渗氮新技术，为有效提高钛合金性能创造条件。