● 摘要
强脉冲离子束(缩写为IPIB)作为一项新的离子束技术，已较活跃的应用于材料表面处理，特别是在金属（合金）材料表面改性等方面处理方面，并取得了较大的进展。本论文首先介绍了强脉冲离子束本身的特点及发展过程及各种高能束用于材料表面清洗的现状，表明IPIB辐照清洗的优势。鉴于钛基压气机叶片的重要性，加上国内外对涡轮叶片的研究现状，在工艺理论的指导下，通过选取不同的离子束参数，对涡轮压气机叶片材料—钛基合金进行了IPIB辐照，并对辐照后叶片表面特征、表层结构及微观组织结构等进行了一系列的分析测试工作，并结合已模拟计算的热力学效应理论定性分析清洗效果进行评估。束流密度分别为80A/cm2、150A/cm2和250A/cm2的30%Cn++70%H+混合束辐照下，叶片表面产生几至几十微米的熔坑，成为影响IPIB辐照表面粗糙度的主要因素。合适束参数的IPIB辐照可以导致试样表面粗糙化和光滑化，随束流密度的增加，实现光滑化所需脉冲次数减小，继续增加脉冲数又变粗糙。除较高束流密度250A/cm2, 5次辐照下，试样表面没有裂纹出现，其它束参数下表面均有裂纹出现，只是其数量、深度不同；认为IPIB辐照在靶材体内传播冲击力极强的应力波以及表面所经历的剧烈变化的热力学过程所致。IPIB辐照对原始试样表面杂质清洗效果显著，由表面层强烈的烧蚀过程所致，表层长期燃烧沉积的含碳和氧化层被彻底清除；高温Mo元素发生了较明显的富集现象. 原始叶片属(α+ß)型两相钛合金。IPIB在较高束流密度多次辐照下有非晶层和新相Al6MoTi和AlMoTi2产生。β相分布非均匀，尤其是在中、高能流密度下，其结构遭到一定程度的破坏，这是由热应力及其传播过程所致。初步预测IPIB在250A/cm2的束流密度，5次辐照可能是叶片清洗过程的一组较好的参数组合，应在下一步的各种测试分析中加以注意。本次辐照效果分析为下一轮辐照参数的选择及辐照后的观察分析等提供了信息。