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为了改善离子注入改性层薄的问题，本论文在研究钢表面Ti+注入及升温N+注入改性的基础上，提出利用Ti+预注入结合升温N+注入复合表面改性技术来提高离子注入合金化层的深度和硬度。本论文主要研究了Ti+预注入剂量对316L不锈钢升温N+注入改性层的影响，并考察了低能N+注入剂量对Ti+预注入+升温低能N+注入复合表面改性层的结构及性能的影响，结果发现：（1）当Ti+注入剂量的增加到1.0×1018ions/cm2时，表层硬度和耐磨性都是逐渐增加的，当Ti+注入剂量继续增加时其值反而有所降低。在Ti+注入剂量为1.0×1018ions/cm2时，注入层的表面硬度及抗磨性较基材分别提高了52%和21%。（2）Ti+预注入可以促进随后的300℃中能N+注入原子的扩散，且有利于平缓注入元素浓度随深度的分布。随着Ti+预注入剂量的增加，复合表面改性层的表层硬度和耐磨性都是随之先增加后降低的。在Ti+预注入剂量为1.0×1017ions/cm2，复合表面改性层的注N深度和表层硬度比只注N改性样品分别提高了37.5%和4.2%。在Ti+预注入剂量为1.0×1018ions/cm2时，复合表面改性层的耐磨性能最好，其耐磨性能较只注N改性样品提高了16.7%。（3）适当增加Ti+预注入剂量，可以显著改善Ti+预注入+400℃低能N注入复合表面改性层的合金化层深度、表层硬度以及耐磨性能。在预注Ti剂量为1.0×1017ions/cm2时，复合改性效果最显著，其合金化层深度、表层硬度以及抗磨性能较只注N改性样品分别提高了66.7%、29.9%和46.9%。（4）Ti+预注入+低能N+注入复合表面改性层表面硬度及抗磨损性能都比只注N改性样品有所提高；随着N注入剂量的增加，复合表面改性层和只注N改性层注N深度以及耐磨性能都是逐渐增大的；且注N剂量越大，预注Ti处理后对扩散的促进效果就越显著。在注N剂量为2.0×1019ions/cm2时，复表面合改性层注N深度比只注N改性后样品提高了68.3%。