用离子植入法制造千合金

【英国《经济学家》一月二十六日报道】科学家们正在把原子“子弹”射入金属和陶瓷，以使它们变得更坚硬、平滑和耐久。这种工艺叫做离子植入法。
工艺是这样的：用电子轰击原子，直到它们成为带电的“离子”并让它们通过电场。当它们通过的速度比步枪射出的子弹还快时，就把它射入要强化的金属。
这种方法原来是用来制造半导体的，后来英国哈维尔实验室的科学家发现还可用它来改造物质，比如射入了氮离子的钢的强度可提高十倍。
离子植入法已运用于内射模、冲模、金属模板、轴承以及金属。它将来对制造人造臀部和膝关节也有用处。哈维尔实验室的迪恩利博士和他的同事们，通过植入氮离子的方法制造了可用来代替钴合金的钛合金。
这种方法之所以可行，是因为植入的离子能使被轰击物质表面的化学和物理性质发生变化，从而构成新的合金。比如，植入了氮就形成了强度大的叫做氮化物的合金。植入离子还能防止被腐蚀，因为植入离子后不是构成抗腐蚀的合金，就是堵塞了氧之类的腐蚀剂渗入金属的通道。
离子植人工艺可以在低温状态下进行，可使精致的铸造物在不发生畸变的情况下获得强化。
另一个优越性是，它不会使物质本身的性质发生变化，比如可使铜不失去光泽。
但美中不足的是，这种工艺成本昂贵。此外，这种工艺难于对大件物体进行处理。改进的方法是来用“离子涂层法”，比如把一层钛涂覆到一种金属上，然后再用氮离子来轰击这种金属。轰击使钛层翻动，然后同金属混合，最后形成高强度的氮化物。而且这种方法吸引人的地方是氮化物往往呈金黄色。