??? 現代科技的高速發展,對金屬材料表面性能(抗磨損、抗腐蝕、抗疲勞等)的要求日益提高,特別是高負荷、高轉速、高壽命、耐高溫、低損耗金屬零部件的迫切需求,廣泛采用最近發展的金屬表面處理技術及工藝(拋光、電刷鍍、化學鍍復合鍍層、熱噴涂、激光表面強化、汽相沉積、等離子體滲氮、滲碳、滲硼及金屬修補膠和薄膜性保護技術)雖然在各自領域發揮著重要作用,但都存在一定的缺點和局限性,因而使得離子注入技術應運而生。
??? 20世紀70年代,離子注入應用于材料表面改性并逐漸發展成一種新穎有效的材料表面改性方法。它是把工件(金屬,合金,陶瓷等)放在離子注入機的真空靶室中,通過加高電壓,把所需元素的離子注入到工件表層的一種工藝。材料經離子注入后,在其零點幾微米的表層中增加注入元素和輻照損傷,從而使材料的物理化學性能發生顯著變化。
??? 大量實驗證實,離子注入能使金屬和合金的摩擦因素,耐磨性,抗氧化性,抗腐蝕性,耐疲勞性以及某些材料的超導性能,催化性能,光學性能等發生顯著變化,能夠大大提高材料的性能和使用壽命。離子注入在工業中應用能取得很好的效益,除延長工件的使用壽命外,還由于離子注入僅用較少量的合金元素,就可以得到較高的表面合金濃度,因而可以節約貴重金屬。
?? 離子注入早期研究的是對金屬材料的磨擦和顯微硬度的影響,后來轉向對金屬滑動性能的研究,其結果都成功地實現了工業應用。近30年來,在微處理機和計算機存儲器的集成電路基片生產中，離子射入表面的離子注入已經是半導體材料（硅片）的一種標準摻雜方法。離子注入方法的可靠性、可控制性和重復性使得這項工藝成為半導體工業的支柱。近十幾年來，離子注入在金屬和半導體材料的研究和應用發展迅速并且已擴展到絕緣材料和聚合物方面。
2.離子注入技術的原理、 特點
2.1 離子注入技術的原理
??? 離子注入是將離子源產生的離子經加速后高速射向材料表面，當離子進入表面，將與固體中的原子碰撞，將其擠進內部，并在其射程前后和側面激發出一個尾跡。這些撞離原子再與其它原子碰撞，后者再繼續下去，大約在10-11s內，材料中將建立一個有數百個間隙原子和空位的區域（如圖1所示）。這所謂碰撞級聯雖然不能完全理解為一個熱過程，但經常看成是一個熱能很集中的峰。一個帶有100keV能量的離子通常在其能量耗盡并停留之前，可進入到數百到數千原子層。當材料回復到平衡，大多數原子回到正常的點陣位置，而留下一些“凍結”的空位和間隙原子。這一過程在表面下建立了富集注入元素并具有損傷的表層。離子和損傷的分布大體為高斯分布。
??? 整個阻止過程的時間僅用10-11s，位移原子的停留也是在相近時間內完成的，所以全過程很像發生在長約0.1μm和直徑為0.02μm 的圓柱材料總的快速加熱與淬火。離子注入處理的這種快速加熱－淬火與新原子注入材料中相結合，其結果可產生一些獨特的性能。
??????? 離子注入的深度是離子能量和質量以及基體原子質量的函數。能量愈高，注入愈深。一般情況下，離子越輕活基體原子越輕，注入越深。
??? 一旦到達表面，離子本身就被中和，并成為材料的整體部分，所以注入層不會像常規那樣有可能脫落或剝離。注入的離子能夠與固體原子，或者彼此之間，甚至與真空室內的殘余氣體化合生成常規合金或化合物。
??? 由于注入時高能離子束提供反應后的驅動力，故有可能在注入材料中形成常規熱力學方式不能獲得的亞穩態或“非平衡態”化合物這就可能使一種元素的添加量遠遠超過正常熱溶解的數量。
3.離子注入技術的新發展及應用
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