强流脉冲离子束技术(High-intensity pulsed ion beam,HIPIB)通过纳秒级脉冲产生高能离子束,在金属表面引发瞬时热力学效应与应力波作用,实现精确的表面改性。近年来,该技术在金属表面处理领域得到了广泛的应用,并引起研究者的重视。但...强流脉冲离子束技术(High-intensity pulsed ion beam,HIPIB)通过纳秒级脉冲产生高能离子束,在金属表面引发瞬时热力学效应与应力波作用,实现精确的表面改性。近年来,该技术在金属表面处理领域得到了广泛的应用,并引起研究者的重视。但是,该技术目前存在,如束流参数与材料性能改变的定量关联尚未明确,多脉冲作用下的累积效应机制有待进一步探索,以及针对不同金属体系的辐照工艺缺乏系统优化的问题。为优化强流脉冲离子束技术工艺参数,从热力学效应、微观组织演变与宏观性能提升3个方面进行了分析,建立了束流参数与表面特性之间的定量关系,同时阐述了强流脉冲离子束技术对金属表面的影响机理。强流脉冲离子束技术在金属表面引发熔融、气化和烧蚀等现象,促使纳米晶、非晶相及其他非平衡相的形成,从而改变材料的微观组织和表面形貌,提高材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性,延长金属材料的使用寿命。未来研究应集中于多尺度热-力-化耦合模型的建立,通过离子种类与参数协同调控,实现纳米晶、非晶复合结构的精准构筑,并扩展至医疗、新能源等领域。推动强流脉冲离子束技术与人工智能的深度融合,为制造业的发展和创新提供技术支撑。展开更多
文摘强流脉冲离子束技术(High-intensity pulsed ion beam,HIPIB)通过纳秒级脉冲产生高能离子束,在金属表面引发瞬时热力学效应与应力波作用,实现精确的表面改性。近年来,该技术在金属表面处理领域得到了广泛的应用,并引起研究者的重视。但是,该技术目前存在,如束流参数与材料性能改变的定量关联尚未明确,多脉冲作用下的累积效应机制有待进一步探索,以及针对不同金属体系的辐照工艺缺乏系统优化的问题。为优化强流脉冲离子束技术工艺参数,从热力学效应、微观组织演变与宏观性能提升3个方面进行了分析,建立了束流参数与表面特性之间的定量关系,同时阐述了强流脉冲离子束技术对金属表面的影响机理。强流脉冲离子束技术在金属表面引发熔融、气化和烧蚀等现象,促使纳米晶、非晶相及其他非平衡相的形成,从而改变材料的微观组织和表面形貌,提高材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性,延长金属材料的使用寿命。未来研究应集中于多尺度热-力-化耦合模型的建立,通过离子种类与参数协同调控,实现纳米晶、非晶复合结构的精准构筑,并扩展至医疗、新能源等领域。推动强流脉冲离子束技术与人工智能的深度融合,为制造业的发展和创新提供技术支撑。
