專利名稱：：一種利用強(qiáng)脈沖離子束制備具有連續(xù)過(guò)渡層的鍍層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種鍍層的制備方法，更具體的講，涉及一種利用強(qiáng)脈沖離子束制備具有連續(xù)過(guò)渡層的鍍層的方法。
背景技術(shù)：
：當(dāng)前，民航渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)低壓渦輪單元體前端位于渦輪燃?xì)饬魍ǖ赖牧慵?包括第3級(jí)渦輪轉(zhuǎn)子葉片，導(dǎo)向葉片，內(nèi)涵道與外涵道組件等大量零件)，工作溫度為800-900°C，普遍涂復(fù)鋁硅鍍層，對(duì)零件表面進(jìn)行熱防護(hù)。民航渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的鋁硅擴(kuò)散鍍層最初采用的是包埋擴(kuò)散鍍層工藝，該工藝是將發(fā)動(dòng)機(jī)零件以包埋的方式放置于固態(tài)鋁硅合金粉末中，然后在加熱爐中進(jìn)行加熱，通過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)使鋁原子擴(kuò)散到零件表面，在零件表面形成熱防護(hù)層。此工藝的操作溫度相對(duì)較高，容易引起零件變形，同時(shí)包埋固態(tài)粉末滲金屬的工藝操作環(huán)境較差。隨后，又發(fā)展出了離子氣相沉積鋁硅鍍層工藝。目前已經(jīng)發(fā)展了雙層、多層和梯度熱防護(hù)鍍層。但是，由于基底與薄膜鍍層的材料往往不相同，兩者熱學(xué)(例如熱膨脹系數(shù))和力學(xué)性質(zhì)(例如楊氏模量)存在著不同程度的差異。在熱和力的周期性作用下，由于在兩者的界面上產(chǎn)生的熱學(xué)性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)突變而失配，會(huì)在界面上產(chǎn)生很大的應(yīng)變，使薄膜鍍層在界面上容易開(kāi)裂，使防護(hù)層失效。強(qiáng)流脈沖離子束亦稱強(qiáng)脈沖離子束(Intensepulsedionbeam-IPIB)或稱高功率離子束(Highpowerionbeam-HPIB)。離子能量達(dá)100_500keV，能量密度達(dá)0.5_5J/cm2的中，低功率的強(qiáng)脈沖離子束(IPIB)是一種材料表面改性的新技術(shù)，它是在核聚變推動(dòng)下發(fā)展起來(lái)的。由于它的效率高，束流強(qiáng)，束斑大，作用時(shí)間短，它能在百萬(wàn)分之一秒內(nèi)足以使固體材料表面熔融，再重新固化，從而使固體表面晶粒細(xì)化，甚至出現(xiàn)納米晶粒，其深度達(dá)Iym左右，所以它只使材料表面改性而不傷及材料本身。迄今為止，強(qiáng)脈沖離子束技術(shù)已經(jīng)成功地應(yīng)用于輻照金屬/非金屬材料表面改性、薄膜沉積、材料表面清洗和納米粉末制備等領(lǐng)域，使表面的硬度及其抗氧化、抗疲勞、耐磨、耐腐蝕的性能有所提高[1_12]。[1]V.A.Shulov,etal，ModificationofthePropertiesofAircraftEngineCompressorBladesbylntensePulsedIonBeams,SurfaceandCoatingTech.,1997,9639-44.[2]Y.Hashimato,etal,StudyonSmoothingofTitaniumSurfacebyIPIBIrradiation，Vacuum,2000，59:313_320.[3]H.Akamatsu,etal,SurfaceModificationofHigh-SpeedToolSteelbyRepeatedIrradiationsofIPIB,Jpn.J.Appl.Phys.2001,401083-1086.[4]H.Akamatsu,etal,NanocrystallizationofPureTitaniumSurfacebyIPIBIrradiation,Jpn.J.Appl.Phys.2002，41:399_404.[5]H.Akamatsu，etal,StructureAnalysisofaHighSpeedToolSteelIrradiationbyanIPIB，IEEETrans.PlasmaSci.2002，30:1800-1805.[6]X.X.Mei,etal,MicrostructureandWearResistanceofHigh-SpeedToolSteelTreatedwithlPIB,Nucl.Instr.AndMeth.inPhys.Res.B2005，239:152—158.
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有工藝中基底材料和鍍層材料界面之間熱膨脹系數(shù)不匹配的問(wèn)題，提供一種能夠制備具有連續(xù)過(guò)渡層的鍍層的方法，以使不同材料在界面上的熱膨脹系數(shù)能發(fā)生緩慢的連續(xù)變化，以克服在界面上的不匹配現(xiàn)象。本發(fā)明利用強(qiáng)脈沖離子束輻照工藝來(lái)制備具有連續(xù)過(guò)渡層的鍍層，使兩種或數(shù)種固體材料在界面上發(fā)生深度可達(dá)數(shù)百納米至1μm左右的相互擴(kuò)散，使基層與鍍層材料在界面上的熱膨脹系數(shù)及彈性模量只隨基底與鍍層元素在界面上的連續(xù)分布而發(fā)生緩慢的連續(xù)變化，因而不會(huì)突變而失配，這樣在界面上就不會(huì)發(fā)生應(yīng)力與應(yīng)變的集中。本發(fā)明的利用強(qiáng)脈沖離子束制備具有連續(xù)過(guò)渡層的鍍層的方法，按照下述步驟進(jìn)行(1)對(duì)基底材料進(jìn)行打磨、拋光、超聲清洗；(2)利用磁控濺射法在基底材料上沉積鍍層材料；(3)利用強(qiáng)脈沖離子束的一個(gè)脈沖輻照步驟(2)制備的樣品，所述輻照工藝參數(shù)為強(qiáng)脈沖離子束的束流中含有數(shù)量百分比70%的質(zhì)子和數(shù)量百分比30%的碳離子，加速電壓脈沖為300-350kv，脈沖電流密度為30-50A/cm2，離子束能量為0.7-0.8J/cm2，一個(gè)脈沖的離子流為1-2XIO13個(gè)/cm2，脈沖寬度為50-70ns。所述的基底材料為金屬鎳或者金屬銅，優(yōu)選金屬鎳。所述的鍍層材料為金屬鋁或者鋁硅合金。所述的鍍層材料優(yōu)選鋁硅合金，其中鋁的質(zhì)量百分比為93%_97%，硅的質(zhì)量百分比為3%-7%。所述的鍍層材料優(yōu)選鋁硅合金，其中鋁的質(zhì)量百分比為93%，硅的質(zhì)量百分比為7%。所述的鍍層材料優(yōu)選鋁與硅，其中鋁的質(zhì)量百分比為60%，硅的質(zhì)量百分比為40%。所述利用強(qiáng)脈沖離子束輻照加工的工藝參數(shù)優(yōu)選為強(qiáng)脈沖離子束的束流中含有數(shù)量百分比70%的質(zhì)子和數(shù)量百分比30%的碳離子，加速電壓脈沖為320-350kV，脈沖電流密度為40-50A/cm2，離子束能量為0.8J/cm2，一個(gè)脈沖的離子流為2X1013/Cm2，脈沖寬度為60-70ns。所述利用強(qiáng)脈沖離子束輻照加工的工藝參數(shù)優(yōu)選為強(qiáng)脈沖離子束的束流中含有數(shù)量百分比70%的質(zhì)子與數(shù)量百分比30%的碳離子，加速電壓脈沖為300kV，脈沖電流密度為50A/cm2，離子束能量為0.8J/cm2，一個(gè)脈沖的離子流為2X1013/Cm2，脈沖寬度為50ns。所述利用強(qiáng)脈沖離子束輻照加工的工藝參數(shù)優(yōu)選為強(qiáng)脈沖離子束的束流中含有數(shù)量百分比70%的質(zhì)子和數(shù)量百分比30%的碳離子，加速電壓脈沖為350kv，脈沖電流密度為40A/cm2，離子束能量為0.8J/cm2，一個(gè)脈沖的離子流為2X1013/Cm2，脈沖寬度為70ns。本發(fā)明選擇磁控濺射方法進(jìn)行鍍層，可以采用鋁硅合金靶(其中鋁的質(zhì)量百分比為93%-97%，硅的質(zhì)量百分比為3%-7%)，也可以采用鋁硅雙靶進(jìn)行濺射(可獲得高的硅元素含量)。本發(fā)明選擇適合的參數(shù)(選擇“高電壓小電流密度”脈沖，可制備較高質(zhì)量的鍍層)對(duì)樣品進(jìn)行輻照，利用強(qiáng)脈沖離子束效率高，束流強(qiáng)，束斑大，作用時(shí)間短，釋放能量大的特點(diǎn)，使基底材料和鍍層材料在界面上發(fā)生深度可達(dá)數(shù)百納米至1μm左右的相互擴(kuò)散，形成由內(nèi)到外的“基地材料-基底材料與鍍層材料互相擴(kuò)散而發(fā)生連續(xù)分布的連續(xù)過(guò)渡層-鍍層材料”的新結(jié)構(gòu)鍍層，使其在界面上的熱膨脹系數(shù)及彈性模量只發(fā)生緩慢的連續(xù)變化，以克服在界面上的不匹配現(xiàn)象。圖1本發(fā)明實(shí)施例1的SIMNRA分析模擬圖。圖2本發(fā)明實(shí)施例2的SIMNRA分析模擬圖。圖3本發(fā)明實(shí)施例3的SIMNRA分析模擬圖。圖4本發(fā)明實(shí)施例4的SIMNRA分析模擬圖。在四張附圖中，紅色的線是經(jīng)過(guò)SIMNRA軟件分析后的模擬譜，另一個(gè)是實(shí)驗(yàn)測(cè)定的實(shí)驗(yàn)譜。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明利用TEMP-6型加速器產(chǎn)生強(qiáng)脈沖離子束，其中大連理工大學(xué)材料學(xué)院表面工程實(shí)驗(yàn)室對(duì)其磁絕緣離子二極管(MID)作了改進(jìn)，開(kāi)發(fā)了高強(qiáng)度的單/雙極模的脈沖離子源，每個(gè)脈沖所包含的離子數(shù)可高達(dá)2X103/Cm2，其加速電壓脈沖可高達(dá)388kV。采用聚乙烯膜層的不銹鋼陽(yáng)極，它產(chǎn)生的束流中含有數(shù)量百分比為70%的質(zhì)子與數(shù)量百分比為30%的碳離子。實(shí)施例1(1)選用金屬鎳為基底材料，先后使用1600#與2000#砂紙打磨，并在拋光機(jī)上拋至鏡面，然后在丙酮中用超聲清洗，在去離子水中沖洗后晾干。(2)利用磁控濺射法，在金屬鎳上沉積300nm厚的鋁硅合金鍍層材料，其中鋁硅合金靶中鋁的質(zhì)量百分比為93%，硅的質(zhì)量百分比為7%，薄膜鍍層記作(Al-Si)/Ni。(3)利用強(qiáng)脈沖離子束的一個(gè)脈沖輻照上述的(Al_Si)/Ni樣品，輻照工藝參數(shù)束流中含有數(shù)量百分比70%的質(zhì)子與數(shù)量百分比30%的碳離子；脈沖加速電壓為350kV；電流密度為40A/cm2；離子束能量為0.8J/cm2，一個(gè)脈沖的離子流為2X1013/Cm2，脈沖寬度為70nsο實(shí)施例2(1)選用金屬鎳為基底材料，先后使用1600#與2000#砂紙打磨，并在拋光機(jī)上拋至鏡面，然后在丙酮中用超聲清洗，在去離子水中沖洗后晾干。(2)利用磁控濺射法，在金屬鎳上沉積400nm厚的鋁硅鍍層材料，采用鋁硅雙靶共同濺射，薄膜鍍層記作(Al-Si)/Ni。(3)利用強(qiáng)脈沖離子束的一個(gè)脈沖輻照上述的(Al_Si)/Ni樣品，輻照工藝參數(shù)束流中含有數(shù)量百分比70%的質(zhì)子與數(shù)量百分比30%的碳離子；加速電壓為300kV;電流密度為50A/cm2；離子束能量為0.8J/cm2，一個(gè)脈沖的離子流為2X1013/Cm2，脈沖寬度為50nsο實(shí)施例3(1)選用金屬銅為基底材料，先后使用1600#與2000#砂紙打磨，并在拋光機(jī)上拋至鏡面，然后在丙酮中用超聲清洗，在去離子水中沖洗后晾干。(2)利用磁控濺射法，在金屬銅上沉積SOOnm厚的鋁硅合金鍍層材料，其中鋁硅合金靶中鋁的質(zhì)量百分比為94%，硅的質(zhì)量百分比為6%，薄膜涂層記作(Al-Si)/Cu。(3)利用強(qiáng)脈沖離子束的一個(gè)脈沖輻照上述的(Al_Si)/Cu樣品，輻照工藝參數(shù)束流中含有數(shù)量百分比70%的質(zhì)子與數(shù)量百分比30%的碳離子；加速電壓為330kV;電流密度為45A/cm2；離子束能量為0.7J/cm2，一個(gè)脈沖的離子流為1X1013/Cm2，脈沖寬度為60nsο實(shí)施例4(1)選用金屬鎳為基底材料，先后使用1600#與2000#砂紙打磨，并在拋光機(jī)上拋至鏡面，然后在丙酮中用超聲清洗，在去離子水中沖洗后晾干。(2)利用磁控濺射法，在金屬鎳上沉積500nm厚的金屬鋁，薄膜鍍層記作Al/Ni。(3)利用強(qiáng)脈沖離子束的一個(gè)脈沖輻照上述的Al/Ni樣品，輻照工藝參數(shù)束流中含有數(shù)量百分比70%的質(zhì)子與數(shù)量百分比30%的碳離子；加速電壓為320kV；電流密度為40A/cm2；離子束能量為0.8J/cm2，一個(gè)脈沖的離子流為2X1013/Cm2，脈沖寬度為70ns。盧瑟福背散射譜學(xué)(RBS)是利用加速器產(chǎn)生的高能粒子束分析薄膜或近表面層化學(xué)組成的一種方法。其基本原理如下離子入射到待研究的材料樣品上，被樣品靶原子所散射，其中只有一小部分發(fā)生超過(guò)90度的偏轉(zhuǎn)。收集并測(cè)量這些背散射離子的數(shù)目及能量，便可以對(duì)樣品的化學(xué)成份及其深度分布做定量分析。此種方法因其以英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福發(fā)現(xiàn)的α粒子散射及所推導(dǎo)的盧瑟福散射公式為基礎(chǔ)而得名。當(dāng)RBS譜中只含有一種元素時(shí)，該譜中處在道(channel)數(shù)最高的末端線接近垂直。元素越重，末端線所對(duì)應(yīng)的道數(shù)就越高。當(dāng)RBS中含有重量相差較大的數(shù)種元素時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)數(shù)個(gè)垂直的階梯。當(dāng)這幾種元素發(fā)生混合時(shí)，末端線就會(huì)傾斜，斜度越大，元素混合程度就越高。目前，RBS的數(shù)據(jù)處理基本采用模擬計(jì)算的方法，即給出一種實(shí)驗(yàn)條件和一個(gè)樣品結(jié)構(gòu)參數(shù)，就可以根據(jù)理論計(jì)算出一個(gè)能譜。當(dāng)實(shí)驗(yàn)條件一定時(shí)，通過(guò)不斷調(diào)整樣品參數(shù)，使計(jì)算出的能譜與實(shí)驗(yàn)測(cè)量的能量譜重合，這樣得到的樣品結(jié)構(gòu)參數(shù)，就是樣品參數(shù)。SIMNRA程序就是這樣被業(yè)內(nèi)常用來(lái)分析處理RBS數(shù)據(jù)的一個(gè)模擬軟件。本發(fā)明是在北京大學(xué)重離子物理研究所利用盧瑟福α-粒子背散射設(shè)備和SIMNRA軟件來(lái)分析用本發(fā)明方法制備的具有連續(xù)過(guò)渡層的鍍層樣品的。在利用SIMNRA軟件進(jìn)行分析時(shí)，首先將實(shí)驗(yàn)參數(shù)在菜單Setup—Experiment中設(shè)置如下(由于該軟件是業(yè)內(nèi)通用英文版，為充分說(shuō)明參數(shù)設(shè)定，在這里采用軟件中的英文表達(dá)模式)Incident:4He>Energy(keV)-.2022.0GeometryincidentAngle(Deg)為0；ExitAngle(Deg)為15；ScatteringAngle(Deg)為165DetectorGeometry對(duì)話框中Incidentbeam:Diameterofincidentbeam(mm)為1.0;Shape為RectangularDetectoraperture:Diameterofdetectoraperture(mm)為5；Shape為Circular；Distance(sample-detectoraperture)(mm)為85Calibration!Quadraticterm(keV/ch^2)為0Energyresolution:DetectorResolution(keV)為25.000；Energyspreadofincidentbeam(keV)為2.0在設(shè)置Calibration中的CalibrationOffset、EnergyperChannel禾口Particles^sr時(shí)，需要根據(jù)入射粒子的能量和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)置進(jìn)行調(diào)節(jié)。初始設(shè)置參數(shù)可以如下CalibrationOffset(keV)為30；EnergyperChannel(keV/ch)為4.19；Particles^sr為5.450E+11。設(shè)置樣品參數(shù)=SIMNRA程序中樣品是按層輸入的。每層元素是均勻分布的，并假定界面沒(méi)擴(kuò)散。如果要研究擴(kuò)散問(wèn)題，需要將界面分成多層來(lái)處理。樣品參數(shù)的輸入在菜單中，Target—對(duì)話框，在此設(shè)置被測(cè)樣品的層數(shù)；每層的厚度、所含元素的個(gè)數(shù)百分比。要進(jìn)行模擬計(jì)算，首先要做能量刻度，即將道數(shù)轉(zhuǎn)換成能量。根據(jù)已知能量的氦離子與已知樣品發(fā)生背反射，氫離子的散射能量是已知的(或可以計(jì)算出來(lái)的)，來(lái)刻度實(shí)驗(yàn)使用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，得到道數(shù)與能量的關(guān)系?，F(xiàn)在一般使用的已知樣品(常稱為標(biāo)樣)是多層膜=(Au-Y-Co)Au(0.8nm)/Y(Inm)/Co(0.8nm)/Si(襯底)。注上面括號(hào)內(nèi)的值是樣品制備時(shí)給出的。該樣品實(shí)際上形成一個(gè)四元的合金層，其原子百分比的參考值如下——Au0.025；Y0.052；Co0.033；Si0.890；合金層厚度約為160X1015atoms/cm2能量刻度的基本步驟如下a讀入標(biāo)樣譜(或已知的被散射能譜)；b將上面的參數(shù)填入“樣品參數(shù)target”中；c調(diào)整參數(shù)Particles*^，使模擬譜與實(shí)驗(yàn)譜在襯底前端的高度基本重合；調(diào)整參數(shù)CalibrationOffset(keV)和EnergyperChannel(keV/ch)，使模擬譜與實(shí)驗(yàn)譜中的已知元素的位置基本重合。注參數(shù)CalibrationOffset(keV)和EnergyperChannel(keV/ch)在一次實(shí)驗(yàn)中不變，參數(shù)Particles*sr可對(duì)每個(gè)樣品都不同。利用SIMNRA軟件進(jìn)行樣品擬合過(guò)程首先讀入待測(cè)樣品的RBS譜，設(shè)置實(shí)驗(yàn)參數(shù)。其次，經(jīng)過(guò)反復(fù)計(jì)算、調(diào)整樣品參數(shù)、比較模擬譜和實(shí)驗(yàn)譜，使模擬譜與實(shí)驗(yàn)譜重合(在低道數(shù)處允許有一定的差值，因?yàn)楸R瑟福背散射對(duì)于很輕的原子，例如比碳與硼更輕的原子就會(huì)發(fā)生偏差)。Target菜單打開(kāi)的對(duì)話框中最后存在的數(shù)值就是模擬結(jié)果。利用上述參數(shù)設(shè)定和模擬過(guò)程，對(duì)實(shí)施例1-4的連續(xù)過(guò)渡層的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。實(shí)施例1經(jīng)過(guò)調(diào)整樣品結(jié)構(gòu)參數(shù)，SIMNRA軟件的模擬譜與實(shí)驗(yàn)譜重合，如說(shuō)明書附圖1所示，連續(xù)過(guò)渡層的各層參數(shù)的結(jié)果如下表所示(即Target菜單打開(kāi)的對(duì)話框中最后存在的數(shù)值)Al數(shù)量百分Si數(shù)量百分比~層數(shù)Ni數(shù)量百分比(％)厚度(1015atOmS/Cm2)比(％)(%)1(涂層)93707602(過(guò)渡層)80515340<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實(shí)施例2經(jīng)過(guò)調(diào)整樣品結(jié)構(gòu)參數(shù)，SIMNRA軟件的模擬譜與實(shí)驗(yàn)譜重合，如說(shuō)明書附圖2所示，連續(xù)過(guò)渡層的各層參數(shù)的結(jié)果如下表所示(Target菜單打開(kāi)的對(duì)話框中最后存在的數(shù)值)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實(shí)施例3經(jīng)過(guò)調(diào)整樣品結(jié)構(gòu)參數(shù)，SIMNRA軟件的模擬譜與實(shí)驗(yàn)譜重合，如說(shuō)明書附圖3所示，連續(xù)過(guò)渡層的各層參數(shù)的結(jié)果如下表所示(Target菜單打開(kāi)的對(duì)話框中最后存在的數(shù)值)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實(shí)施例4經(jīng)過(guò)調(diào)整樣品結(jié)構(gòu)參數(shù)，SIMNRA軟件的模擬譜與實(shí)驗(yàn)譜重合，如說(shuō)明書附圖4所示，連續(xù)過(guò)渡層的各層參數(shù)的結(jié)果如下表所示(Target菜單打開(kāi)的對(duì)話框中最后存在的數(shù)值)由上述實(shí)施例的盧瑟福背散射測(cè)量結(jié)果證實(shí)了樣品的界面上存在著連續(xù)變化的過(guò)渡層，并通過(guò)SIMNRA軟件給出了該過(guò)渡層的具體的微結(jié)構(gòu)?？梢钥闯?，利用本發(fā)明的方法可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)過(guò)渡層的制備，這樣，在材料界面之間就形成了由內(nèi)到外的“基底材料_基底材料與鍍層材料相互擴(kuò)散而發(fā)生連續(xù)分布的連續(xù)過(guò)渡層_鍍層材料”的新結(jié)構(gòu)鍍層，使其在界面上的熱膨脹系數(shù)及彈性模量只發(fā)生緩慢的連續(xù)變化，以克服在界面上的不匹配現(xiàn)象。本專利所發(fā)明的連續(xù)過(guò)渡層才能克服零件(基底)與鍍層在界面上的失配。這是國(guó)際首創(chuàng)。以上對(duì)本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說(shuō)明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡(jiǎn)單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)的等同替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。權(quán)利要求一種利用強(qiáng)脈沖離子束制備具有連續(xù)過(guò)渡層的鍍層的方法，其特征在于，按照下述步驟進(jìn)行(1)對(duì)基底材料進(jìn)行打磨、拋光、超聲清洗；(2)利用磁控濺射法在基底材料上沉積鍍層材料；(3)利用強(qiáng)脈沖離子束的一個(gè)脈沖輻照步驟(2)制備的樣品，所述輻照工藝參數(shù)為強(qiáng)脈沖離子束的束流中含有數(shù)量百分比70％的質(zhì)子和數(shù)量百分比30％的碳離子，加速電壓脈沖為300-350kv，脈沖電流密度為30-50A/cm2，離子束能量為0.7-0.8J/cm2，一個(gè)脈沖的離子流為1-2×1013個(gè)/cm2，脈沖寬度為50-70ns；所述的基底材料為金屬鎳或者金屬銅；所述的鍍層材料為金屬鋁或者鋁硅合金。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用強(qiáng)脈沖離子束制備具有連續(xù)過(guò)渡層的鍍層的方法，其特征在于，所述利用強(qiáng)脈沖離子束輻照加工的工藝參數(shù)為強(qiáng)脈沖離子束的束流中含有數(shù)量百分比70%的質(zhì)子和數(shù)量百分比30%的碳離子，加速電壓脈沖為320-350kv，脈沖電流密度為40-50A/cm2，離子束能量為0.8J/cm2，一個(gè)脈沖的離子流為2X1013/Cm2，脈沖寬度為60-70ns。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用強(qiáng)脈沖離子束制備具有連續(xù)過(guò)渡層的鍍層的方法，其特征在于，所述的基底材料為金屬鎳；所述的鍍層材料為鋁硅合金，其中鋁的質(zhì)量百分比為93%-97%，硅的質(zhì)量百分比為3%-7%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用強(qiáng)脈沖離子束制備具有連續(xù)過(guò)渡層的鍍層的方法，其特征在于，所述的基底材料為金屬鎳；所述的鍍層材料為鋁與硅，其中鋁的質(zhì)量百分比為60%，硅的質(zhì)量百分比為40%；所述利用強(qiáng)脈沖離子束輻照加工的工藝參數(shù)為強(qiáng)脈沖離子束的束流中含有數(shù)量百分比70%的質(zhì)子與數(shù)量百分比30%的碳離子，加速電壓脈沖為300kV，脈沖電流密度為50A/cm2，離子束能量為0.8J/cm2，一個(gè)脈沖的離子流為2X1013/cm2，脈沖寬度為50ns。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用強(qiáng)脈沖離子束制備具有連續(xù)過(guò)渡層的鍍層的方法，其特征在于，所述的基底材料為金屬鎳；所述的鍍層材料為鋁硅合金，其中鋁的質(zhì)量百分比為93%，硅的質(zhì)量百分比為7%；所述利用強(qiáng)脈沖離子束輻照加的工藝參數(shù)為強(qiáng)脈沖離子束的束流中含有數(shù)量百分比70%的質(zhì)子和數(shù)量百分比30%的碳離子，加速電壓脈沖為350kV，脈沖電流密度為40A/cm2，離子束能量為0.8J/cm2，一個(gè)脈沖的離子流為2XIO13/cm2，脈沖寬度為70ns。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種利用強(qiáng)脈沖離子束制備具有連續(xù)過(guò)渡層的鍍層的方法，按照下述步驟進(jìn)行(1)對(duì)基底材料進(jìn)行打磨、拋光、超聲清洗；(2)利用磁控濺射法在基底材料上沉積鍍層材料；(3)利用強(qiáng)脈沖離子束的一個(gè)脈沖輻照步驟(2)制備的樣品。本發(fā)明的輻照工藝選擇適合的參數(shù)對(duì)樣品進(jìn)行輻照，利用強(qiáng)脈沖離子束效率高，束流強(qiáng)，束斑大，作用時(shí)間短，釋放能量大的特點(diǎn)，使基底材料和鍍層材料在界面上發(fā)生深度可達(dá)數(shù)百納米至1μm左右的相互擴(kuò)散，形成由內(nèi)到外的“基底材料-基底材料元素與鍍層材料元素組成的連續(xù)分布的連續(xù)過(guò)渡層-鍍層材料”的新結(jié)構(gòu)鍍層，使不同材料在界面上的熱學(xué)(包括熱膨脹系數(shù))與力學(xué)(包括楊氏模量)性質(zhì)能發(fā)生緩慢的連續(xù)變化，以克服在界面上的不匹配現(xiàn)象。文檔編號(hào)C23C14/35GK101818325SQ20101014958公開(kāi)日2010年9月1日申請(qǐng)日期2010年4月19日優(yōu)先權(quán)日2010年4月19日發(fā)明者樂(lè)小云,劉冶,張艷燕,張鵬,梁家昌,王志平,胡雪蘭,榮翠華,陳悅,陳逸飛,顏莎申請(qǐng)人:中國(guó)民航大學(xué)