一、对渗氮处理中几个概念的探讨（论文文献综述）
沈倩倩[1]（2021）在《镍基催化涂层对纯铁和304奥氏体不锈钢气体渗氮行为的影响研究》文中研究表明气体渗氮作为一种典型的化学热处理方法,被广泛地应用于增强金属材料的表面硬度、机械性能和耐腐蚀性能。但是,传统气体渗氮温度高（>500℃）、时间长（60～80h）、能耗大,导致渗氮层的孔隙率和形变的增加、渗氮奥氏体热分解析出铬的氮化物,使得渗氮工件的机械性能和耐腐蚀性能下降,限制了气体渗氮技术的发展。气体渗氮主要依赖于流经工件表面的氨气与工件表面的界面反应,以及产生的活性氮原子在工件表面的有效渗入;而活性氮原子的有效渗入又取决于工件表面对氨的吸附、分解和解吸过程。因此,开发新的技术促进渗氮工件表面的界面反应、提高渗氮效率、降低能源消耗,并有效地提高渗氮材料的综合性能,成为当前气体渗氮的研究热点。表面活性催渗技术可有效地提高渗氮工件表面的活性氮原子的吸附和渗入。为了避免传统气体渗氮脆性层带来的不利影响,实现低温高效渗氮,开发新型、易制备和高效的催化涂层,本文将镍基催化涂层引入气体渗氮工艺中对金属基底进行了复合表面处理（缩写为DST）。由于高纯铁元素组成单一、在渗氮过程中可避免其他元素的干扰作用,因此被作为首选研究对象。随后为了进一步扩展镍催化涂层的应用以及实现低温渗氮,以304奥氏体不锈钢（缩写为304ss）为研究对象。借助光学金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM、FESEM）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线衍射仪（XRD）等方法表征了渗氮前后试样的组织形貌和物相组成,评价了镍基催化涂层对复合表面处理工件的硬度、耐磨性能、耐腐蚀性能的影响,使用X射线光电子能谱仪（XPS）分析了渗氮前后试样表面的化学元素状态并探讨了镍基催化涂层促进渗氮的作用机理。取得的主要研究成果如下:Ⅰ、在纯铁表面制备了不同厚度的镍催化涂层,并在以NH3为介质、500℃、5 h和常压条件下进行气体渗氮。研究了微米尺寸厚度的镍催化涂层对纯铁渗氮层的组织结构、表面显微硬度和耐磨性的影响规律,并与单一渗氮（缩写为SN）纯铁进行了比较。发现该复合表面处理技术可通过控制镍催化涂层厚度的变化在保证渗氮层厚度的同时降低了渗氮纯铁表面的脆性化合物层厚度并实现对化合物层物相组成的控制。渗氮纯铁的渗氮层由表面的脆性化合物层和针状γ’-Fe4N扩散层组成,且扩散层还存在较短的针状α"-Fe16N2相。DST纯铁的针状γ’-Fe4N扩散层可厚达320 μm,略高于SN纯铁。随着镍催化涂层厚度的增加,渗氮纯铁表面发生如下相变:ε-Fe2-3N 相+少量的γ’-Fe4N 相→ε-Fe2-3N 相+γ’-Fe4N 相+α-Fe 相→γ’-Fe4N相+α-Fe相。当纯铁表面的镍催化涂层覆盖量为34.70×10-3 mg/mm2时,DST纯铁的表面显微硬度（～420 HV0.025）约是退火纯铁表面显微硬度（～103 HV0.025）的4倍,且略低于SN纯铁的表面显微硬度（～500 HV0.025）;且此DST纯铁与SN纯铁的质量磨损量比退火纯铁的质量磨损量分别下降了 68%和69%;退火纯铁的磨损机制以磨料磨损为主同时伴随着黏着磨损和疲劳磨损,SN纯铁的磨损机制主要为黏着磨损,DST纯铁的磨损机制为黏着磨损和磨料磨损。复合表面处理提高了纯铁的表面显微硬度和耐磨性,对纯铁的实际使用价值有积极的影响。测定了渗氮过程中流出的废气中的氨分解率,发现镍催化涂层预处理主要影响了渗氮工件表面氨的吸附量和分解量。Ⅱ、在304奥氏体不锈钢表面预电沉积镍催化涂层,随后在以NH3为介质、≤500℃和常压条件下进行气体渗氮6 h处理。在400℃常压下渗氮6 h,研究了镍催化涂层的厚度对DST 304ss渗氮层的显微组织特征的影响,发现涂层预处理3 min的DST 304ss基底表面生成的渗氮层最厚。在最优的预处理条件下研究了渗氮温度对DST 304ss的渗氮层结构、显微硬度和耐磨性的影响。为了扩大渗氮304ss的应用范围,选用硬度相差很大的两种材料GCr15钢球（720～800HV）和Si3N4陶瓷球（1500～2000HV）作为对磨件。同时探讨了镍催化涂层对304ss低温渗氮的作用机理。复合表面处理304ss的基底表面形成了连续分布的渗氮层,但单一渗氮304ss的基底表面没有形成连续分布的渗氮层。当渗氮温度均为400℃时,复合表面处理304ss（缩写为DST-400）的基底表面形成了厚达6.34μ m的连续分布的渗氮层;而400℃单一渗氮304ss（缩写为SN-400）的基底表面没有形成连续分布的渗氮层。DST-450和DST-500 304ss的近表面生成的连续渗氮层厚度分别为24.26 μm和69.27 μm,是 SN-400 和 SN-500 304ss 的 7.85 倍和 2.5 倍。DST-400 304ss 渗氮层表层的物相主要为氮过饱和奥氏体（γN-Fe）相和Fe2-3N相;DST-450 304ss渗氮层表层的物相为γN-Fe、CrN、Cr2N和Fe2-3N相;DST-500 304ss渗氮层表层没有观察到 γN-Fe 相,物相主要为 CrN、Cr2N 和 Fe2-4N 相。DST-400 和 DST-450 304ss 渗氮层的最大表面显微硬度值分别是780 HV0.05和1450 HV0.05,几乎是未处理304ss的3.3和6.2倍。与未处理304ss相比,以GCr15作对磨件时,DST-400和DST-450 304ss表面的体积磨损量分别下降了约75.7%和89.4%;304ss基底的磨损机制主要为黏着磨损,而DST304ss的磨损机制主要为黏着磨损同时伴有磨料磨损。以Si3N4作对磨件时,DST-400和DST-450 304ss的体积磨损量比未处理304ss的体积磨损量分别下降了约82.5%和88%;304ss基底的磨损机制主要为磨料磨损和疲劳磨损,高硬度DST304ss表现为轻微的磨料磨损和黏着磨损。这说明即使在恶劣的工作环境下,复合表面处理的304奥氏体不锈钢依然具有较好的耐磨性。Ⅲ、在304奥氏体不锈钢表面沉积Ni/Al2O3催化涂层,随后在以NH3为介质、450℃以下的常压条件下进行气体渗氮6 h处理。发现Ni/Al2O3催化涂层预处理实现了 304ss的低温渗氮,即使在350℃的渗氮温度下,复合表面处理304ss表面也生成了连续分布的渗氮层。在400℃常压下渗氮6h,发现当镀液中Al2O3浓度为30 g/L、电沉积时间为3 min时复合表面处理304ss（简写为DST-30Ni/Al2O3-400）的渗氮层最厚约为8.5 μm,其物相主要为γN-Fe相以及少量的Fe2N和Fe3N相,确定了最佳的催化涂层制备工艺参数。研究了在最优的预处理条件下复合表面处理304ss的渗氮层结构、显微硬度、耐磨性和耐腐蚀性能。探讨了 Ni/Al2O3催化涂层对304ss低温渗氮的作用机理。DST-30Ni/Al2O3-400 304ss的复合处理表面和渗氮层的显微硬度分别为577.92 HV0.05 和 853.66 HV0.05,是 SN-400 304ss 表面显微硬度（243.32 HV0.05）的 2.4 倍和 3.5 倍;DST-30Ni/Al2O3-400 304ss 的复合处理表面（3.21×106 μm3）和渗氮层（1.12× 106 μm3）的体积磨损量分别比SN-400 304ss的体积磨损量（39.74× 106μm3）下降了约92.0%和97.2%;SN-400 304ss的磨损机制主要为黏着磨损同时伴随着磨料磨损和疲劳磨损;DST-30Ni/Al2O3-400 304ss的磨损机制主要为磨料磨损和黏着磨损。DST-30Ni/Al2O3-400 304ss渗氮层形成的钝化膜的空间电阻约是SN-400和未处理304ss的5倍;DST-30Ni/Al2O3-400 304ss渗氮层的腐蚀电位为45.8 mVSCE,高于SN-400和未处理304ss的腐蚀电位,且前者的腐蚀电流小于后者;DST-30Ni/Al2O3-400 304ss 渗氮层的钝化区比 SN-400 304ss 的钝化区宽;SN-400 304ss腐蚀表面出现了 200～400 μm的腐蚀孔,而DST-30Ni/Al2O3-400 304ss渗氮层表面没有发生变化。这些结果说明Ni/Al2O3催化涂层预处理提高了 304奥氏体不锈钢的显微硬度,改善了其耐磨性和耐蚀性。Ⅳ、机理分析表明:镍催化涂层在渗氮过程中对氨的吸附、分解和活性氮原子的传递有正面影响,提高了基底的渗氮效率。纳米级的Al2O3粉末作为载体制备的Ni/Al2O3催化涂层,增加了镍的分散性,且涂层的存在提高了 304奥氏体不锈钢基底表面的比表面积和催化活性位点;涂层表面吸附的O和Al2O3提供的O与氨分解的H结合成O-H键,提高了氨的脱氢能力,促进了流经渗氮工件表面的氨气的吸附和分解;疏松多孔结构的涂层,以及部分Al2O3产生的氧空位可为活性氮原子向基底的扩散提供了扩散通道;涂层和基底间金属原子的扩散也为活性氮原子向不锈钢基底内部扩散提供了更多的扩散通道。
刘备[2]（2020）在《17-4PH不锈钢表面等离子体渗氮及PN-PVD复合处理工艺研究》文中研究说明17-4PH不锈钢兼具良好强韧和耐蚀性能、优异的热处理强化机制及加工成形性能,在模具、航空航天、核工业等领域中被广泛应用。面对严苛的服役环境,先进的表面强化处理技术可解决由材料表面性能不足造成的损伤失效问题。本文采用低压等离子体渗氮（PN）、物理气相沉积（PVD）以及复合处理技术（PN-PVD）分别对17-4PH不锈钢进行表面强化处理。运用XRD、SEM、纳米压痕仪和电化学工作站等手段对渗氮层和涂层的形貌、结构和性能进行表征。研究了基体偏压和加热温度对渗氮层的组织与性能影响趋势;探讨了不锈钢PN-PVD复合处理的工艺优势;分析了不同PVD沉积方式对PN-PVD处理后的整体性能影响,为优化PN-PVD技术提供实验数据支撑和理论基础。首先,通过改变偏压和温度对17-4PH不锈钢表面进行了等离子体渗氮研究,XRD结果表明渗氮后渗氮层组织主要由αN、g′-Fe4N相和少量Cr N相组成。EPMA分析和摩擦磨损结果显示温度和偏压的升高会促进N元素向基体内部扩散,但在增加渗氮层厚度同时耐磨性明显降低。选择渗氮温度450℃、基体偏压300V时,渗氮层厚度相对小但性能更好,磨损率相对基体提高了一个数量级,达2.97í10-15 m3/N·m,且耐蚀性优于基体,测得的腐蚀电流密度为4.03í10-7 A·cm2,为最优渗氮工艺。其次,在17-4PH不锈钢的渗氮研究和PN-PVD复合工艺基础上,对比了渗氮层和电弧层打底的直流磁控溅射沉积（DC）的TiN涂层性能。结果表明渗氮层显着提升了涂层的结合力和耐磨性。TiN涂层的划痕结合力达61.90 N,明显高于其它组,磨损率也是各组中最低,为1.29í10-15 m3/N·m。最后,基于PN-PVD复合工艺在不锈钢表面涂层沉积上有其独特优势,配合等离子体渗氮（PN）前处理,通过多种PVD方式在17-4PH不锈钢表面沉积TiN涂层。测试结果表明虽然直流沉积的TiN涂层硬度和韧性不如其它沉积方式,但其结合力是几组中最高且耐磨性也是相对更好。耐蚀性测试结果表明,直流磁控溅射沉积的TiN涂层耐蚀性与17-4PH不锈钢基体差异小。因而,PN-PVD（DC）复合处理可作为本文中17-4PH不锈钢表面强化的最优方案。
刘仲玉[3]（2019）在《氮含量对奥氏体不锈钢组织及性能的影响》文中提出奥氏体不锈钢表面存在致密的钝化膜层,因而具有优异的耐腐蚀性,但由于其表面硬度低和耐磨性差等原因,在实际工程中因磨损严重而导致材料失效。因此,提高不锈钢表面硬度,改善材料的耐磨性对于延长不锈钢使用寿命、降低材料成本具有显着的经济意义。氮元素可提高奥氏体不锈钢表面硬度,是改善其耐磨性的有效方法之一。但奥氏体不锈钢中存在强氮化物形成铬元素,若在渗氮层中析出铬氮化物,虽提高不锈钢表面硬度,但牺牲了不锈钢的耐腐蚀性。研究探讨不锈钢改性层的氮含量与存在形式将具有重要的理论研究意义和工程应用价值。本文选择AISI304和AISI316L两种奥氏体不锈钢,通过控制渗氮温度利用气体渗氮方法在试样表面制备了一定厚度和氮含量表面改性层。利用光学显微镜（OM）、电子探针（EPMA）、场发射扫描电镜（FESEM）和X-ray衍射仪（XRD）对样品表面进行了微观组织、成分、形貌和物相分析。通过显微硬度计、摩擦磨损试验机和三维形貌仪分别对渗氮层显微硬度、摩擦系数、磨损量和磨损形貌进行了表征,评价了其耐磨性。利用电化学工作站和盐雾腐蚀试验箱研究了渗氮层的动电位极化曲线、交流阻抗等耐腐蚀性能。研究结果表明:AISI304和AISI316L两种奥氏体不锈钢经气体渗氮5h后,表面硬度相比未渗氮试样提高2～5倍。430℃试样氮含量较低,为4%左右,渗氮层深9μm左右,此时氮固溶于奥氏体晶格,为膨胀奥氏体相,表面硬度为1000HV0.05左右。渗氮温度为530℃时,生成Fe4N相与Cr2N相,渗层深度为80μm左右。随渗氮温度的逐渐升高,N的存在形式由Fe4N、Cr2N相转变为Fe2N、CrN相,氮含量增加。1050℃试样渗层深度最大为200μm左右,但表面硬度最低为520HV0.05左右;渗氮试样的耐磨性随温度增加而显着提高,原始试样在20N载荷下经磨损后磨损量最大,磨损表面存在大量的不均匀片状堆积物,磨损机制为较严重的粘着磨损,并且伴随着塑性变形;渗氮后试样磨痕表面犁沟浅而窄,磨损机制转变为轻微的磨粒磨损。奥氏体不锈钢基体本身耐蚀性较好,AISI304奥氏体不锈钢经430℃渗氮后,相比基体耐蚀性略有降低,1050℃渗氮试样自腐蚀电流密度更高为5.26μA·cm-2,腐蚀电位为-0.09V更加接近于正值,交流阻抗谱拟合后的电阻值最大为2.01×104Ω。经盐雾试验后,430℃与1050℃渗氮试样与未处理试样表面均无腐蚀产物,在该温度下渗氮改善了材料的耐蚀性。AISI316L奥氏体不锈钢相比AISI304奥氏体不锈钢基体耐蚀性更好。相比原始试样,经530℃、650℃、800℃及1050℃渗氮后N与Cr结合成CrN,造成材料表面的贫铬,使耐蚀性均遭到不同程度破坏,腐蚀电流密度均有所降低,交流阻抗谱拟合后电阻值变小。
肖杨[4]（2019）在《M50NiL钢等离子体渗氮层组织结构与性能》文中指出M50NiL钢作为新一代的轴承钢,广泛应用于航空轴承上,实际应用过程中要求其具有良好的耐磨性,高的抗塑性变形能力以及高的表面硬度等性能,来满足其服役要求。本文设计不同的等离子体渗氮工艺来处理淬火态的M50NiL钢,包括不同温度、不同氮氢比和时间,利用硬度计及摩擦磨损试验机研究不同等离子体渗氮工艺下的力学性能和摩擦磨损性能,并通过第一性原理对渗氮过程中生成的氮化物进行了研究。在不同工艺下渗氮,渗氮后的表面相组成主要为?′-Fe4N和ε-Fe2-3N和α′N,氮氢比对组织结构和渗层厚度影响不大,但温度对相结构的影响较大,在低温渗氮时表面的相结构中主要为ε-Fe2-3N和α′N,随着温度的升高,渗层中的ε-Fe2-3N逐渐较少,?′-Fe4N逐渐增多,说明随着温度的升高,ε-Fe2-3N逐渐向?′-Fe4N转变。经过渗氮后的衍射峰发生宽化,透射电镜下观察显示有纳米晶的产生,同时伴随着非晶。渗氮时间不影响渗氮后的相结构,但是对相的相对含量有影响。M50NiL钢经过等离子体渗氮后表面硬度得到大幅提高,是未处理试样硬度(430 HV0.1)的3倍左右,随着温度的升高,心部的硬度逐渐下降,这是由于回火效应导致的心部软化。综合不同温度和不同时间渗氮后的表面硬度与ε和?′相相对含量的关系,结果表明随着?′相相对含量的增多,试样表面的硬度略有下降。等离子体渗氮后M50NiL钢的摩擦磨损性能得到大幅提高,不同温度下等离子体渗氮时,520?C的磨损率最低,460?C次之。研究不同时间下等离子体渗氮发现,渗氮时间不是越长越好,520?C等离子体渗氮4 h的磨损率最低,相比于原始淬火态试样,磨损率下降约94%,未经过渗氮处理的试样的主要磨损机制为粘着磨损和氧化磨损,经过等离子体渗氮后的试样的磨损机制变为磨粒磨损,轻微的粘着磨损和氧化疲劳磨损。经过等离子体渗氮后M50NiL钢的耐蚀性得到提高,由未处理试样的全面均匀腐蚀转变为点蚀,等离子体渗氮后提高腐蚀电位,降低了腐蚀电流,拓展了钝化区。利用第一性原理研究了M50NiL钢中的合金元素对?′-Fe4N和ε-Fe2-3N的影响发现,Ni原子掺入仅仅使得?′-Fe4N晶胞体积发生微小的膨胀,可忽略不计,而Cr、V原子的掺入使得?′-Fe4N晶胞体积收缩,这为520?C和550?C渗氮后?′的衍射峰向高角偏移结果一致。Cr、Mo、Ni、V原子掺入ε相中均使得晶胞发生膨胀,为实验结果“ε相的衍射峰向低角偏移”提供了解释。
宗晓明[5]（2019）在《航空超越离合器楔块的精密成形及表面强化研究》文中提出超越离合器是实现飞机动力传递与分离功能的关键部件,需要满足高转速、长寿命及高可靠性的工况要求,但该产品长期以来依赖进口,严重制约了我国航空产品的国产化进程。本研究针对我国航空超越离合器用楔块存在的成形精度差与寿命短问题,开展其精密成形与表面强化关键技术研究。在楔块的精密成形技术研究方面,探索了一种“线切割+磨削+精密研磨抛光”的新型成形工艺,并对其中的关键技术进行了系统研究及工艺参数优化。在楔块表面强化技术研究方面,根据楔块用GCr15、9Cr18和Cr4Mo4V轴承钢的各自特点,采用渗硼、硼铬共渗、低温渗碳及盐浴渗氮多种工艺制备强化渗层,并对渗层的组织与性能进行了研究。研究了航空超越离合器用楔块的精密成形技术。在线切割精密成形方面,研究了峰值电流、脉宽时间和脉间时间参数对GCr15轴承钢加工效果的影响,并对电加工参数进行了优化,在峰值电流为2 A、脉宽时间为1μs、脉间时间为4μs时,获得最佳综合效果,试样表面粗糙度可达到Ra 0.76,加工效率为10.1 mm2/min。在磨加工成形方面,以磨削工艺参数（磨削深度Ap、砂轮转速VS和工件速度Vw）为优化变量,对磨加工工序进行优化,当Ap=50μm,Vs=30 m/s,Vw=2.1 m/min时,能够获得最优效果。在精密研磨抛光方面,研究了不同研磨抛光方式对加工效果的影响,并对磨料及研磨抛光工艺参数进行了优化,结果表明:离心抛光效果优于振动抛光,粗研磨料选用斜圆柱形棕刚玉,精研磨料选用φ2×10mm的氧化铝陶瓷,容积比1:5,时间6 h条件下,能够获得最优加工效果。通过楔块精密成形技术的综合研究,最终获得的楔块零件直线度≤2μm、表面粗糙度Ra 0.13,且表面无磕碰伤、脱碳等缺陷,与已有的国内外同类技术相比,有大幅提升。研究了渗硼工艺参数对GCr15、9Cr18和Cr4Mo4V轴承钢渗层组织与性能的影响。采用固态渗硼法,在三种材料表面制备了均匀致密的渗硼层,根据基体材料的不同,GCr15、9Cr18和Cr4Mo4V渗层相组成别为（FeB、Fe2B）、（FeB、Fe2B、CrB）和（FeB、Fe2B、CrB、Mo2B）,根据处理温度与时间的不同,渗层的硬度变化范围为（1630-1950）、（1830-2140）和（1940-2210）HV,厚度变化范围为（33.4-318.5）、（9.3-97.2）和（14.4-147.8）μm,扩散激活能分别为188.6、203.7和195.4 KJ/mol。研究了TRD（Thermal Reactive Diffusion）预渗铬处理对GCr15轴承钢渗硼层的影响。在硼处理前,采用固态TRD渗铬法,在GCr15轴承钢表面制备了厚度均匀的预渗铬层,与单一渗硼工艺相比,“TRD预渗铬+渗硼”处理能改善渗层的表面粗糙度,并大幅降低渗层的脆性,使其结合力获得提升。研究了9Cr18不锈轴承钢和Cr4Mo4V高温轴承钢的二次硬化技术。9Cr18经低温渗碳处理后,获得了致密度高,厚度均匀的渗层。渗层表面的相组成主要为过饱和马氏体（α’C）、渗碳体和铬碳化合物,渗层表面硬度变化范围为1430-1720 HV,与处理前相比,提高了2-3倍。Cr4Mo4V经盐浴渗氮处理可以获得有效渗氮层,表面的相组成主要为过饱和马氏体（α’N）、铁氮化合物和铬氮化合物,渗层表面硬度变化范围1035-1245 HV,与处理前相比,硬度提高了1.3-1.6倍。研究了不同表面强化处理条件下渗层的摩擦与疲劳性能。经渗硼和“TRD预渗铬处理+渗硼”强化处理后,GCr15轴承钢的稳态摩擦系数降低,比磨损率分别下降了77.6%和88.6%。经渗硼和低温渗碳强化处理后,9Cr18轴承钢的比磨损率分别下降了71.6%与93.7%。经渗硼和盐浴渗氮强化处理后,Cr4Mo4V轴承钢的比磨损率分别下降了52.5%和81.4%。研制了超越离合器专用疲劳性能试验机,对渗层的疲劳特性进行了测试。在淬-回火处理条件下,GCr15失效时间最短而Cr4Mo4V的效果最好。与目前国内现用楔块表面强化方案相比,GCr15-渗硼、GCr15-TRD预渗铬处理+渗硼、9Cr18-渗硼、9Cr18-低温渗碳方案在16万次疲劳性能试验后,渗层剥落宽度分别降低了11.89%、36.56%、1.32%、35.68%,获得明显提升。通过本课题的研究,解决了航空超越离合器用楔块的精密成形及其表面强化关键问题,使楔块的加工质量达到国际先进水平,表面强化效果大幅提升,为航空超越离合器的国产化推进提供了理论依据和技术支持。
何海艳[6]（2019）在《高温合金GH901离子渗氮的动力学分析及性能研究》文中提出高温合金因其自身的性能优异,在许多领域的高温元器件上得到了应用。本文利用一种新型离子渗氮技术——双阴极辉光离子渗氮对高温合金GH901进行了渗氮,提高合金表面性能,以扩大合金应用范围。文章中,在510℃、560℃、610℃下分别对合金进行离子渗氮处理20、40、60h,利用金相显微镜、显微硬度计、摩擦磨损试验机、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、能谱仪（EDS）等考察了高温合金渗氮层组织结构、性能、形貌、元素分布等。通过跟踪合金离子渗氮前后质量的变化对GH901离子渗氮过程动力学进行了研究,采用涂盐试验对高温合金渗氮前后热腐蚀性能进行了研究,对热腐蚀过程中的腐蚀动力学进行了测定并分析了腐蚀产物物相。研究结果表明:在渗氮动力学研究中发现渗氮过程中合金的增重量明显取决于渗氮温度,渗氮温度提高,合金增重越大。计算得出GH901的扩散激活能Ea为173.96 kJ/mol,低于纯镍的自扩散激活能。离子渗氮过程中合金质量的增加量与渗氮层的厚度呈线性关系,拟合线斜率为0.07696 mg/cm2/μm。GH901经渗氮处理后渗氮层的主要相为与基体对应的γ相和CrN相,但渗氮时间的延长与渗氮温度的提高,促使形成了Ni4N相。离子渗氮后合金表面呈颗粒状,N元素几乎全部集中在渗氮层中,同时渗氮层中的Cr元素含量大于基体中,而Ni、Fe含量小于基体中。渗氮层的厚度随时间增加而增大,随温度的升高而增大。渗氮后合金表面硬度提高,耐磨性增强。在热腐蚀实验中,腐蚀最先从合金试样表面边角处发生。随着腐蚀时间的增加,腐蚀产物逐渐布满整个试样并开始从试样表面脱落。当上一层腐蚀产物脱落后,露出的合金又从新参与腐蚀反应直到生成腐蚀产物后被外力剥离。在腐蚀时间小于50 h之前,渗氮处理后的试样合金质量损失量都小于未渗氮的试样;腐蚀时间超过50h后渗氮处理后的试样合金质量损失量都大幅度增加且远大于未渗氮的试样。合金腐蚀后会保留自身基体的主要相（γ相）,未渗氮处理的试样腐蚀产物主要有Na2S、NiO、Na2CrO4、NiCrO4、FeCrO4、TiO2、Cr2O3。经渗氮处理的试样腐蚀产物主要有NiO、Na2CrO4、NiCrO4、FeCrO4、TiO2、Cr2O3、CrN。
陈婷婷[7]（2019）在《PEM燃料电池不锈钢双极板渗氮及CrxNy涂层性能研究》文中研究指明质子交换膜燃料电池PEMFC（Proton Exchange Membrane Fuel Cell）因功率密度高、工作温度低、效率高和零污染等优点而应用广泛。不锈钢作为PEM型燃料电池双极板在强度、成本、可加工性等方面有着无可比拟的优势,但在PEM型燃料电池工作环境中易腐蚀。为推动不锈钢双极板的商业化进程,必须对其进行表面改性。本文采用等离子体增强平衡磁控溅射技术对316L不锈钢进行表面改性,即在316L表面制备渗氮层、Cr/CrNx涂层以及Cr/Cr2N涂层,研究了磁控溅射沉积工艺参数对涂层显微形貌、相结构、接触电阻及耐蚀性的影响。研究结果表明:基体偏压对316L奥氏体不锈钢表面等离子体氮化层性能研究表明:渗氮层表面具有尖锐的晶界,出现大面积“滑移台阶”,衍射峰出现宽化、不对称、高指数的衍射峰减小、衍射峰向小角度偏移现象,晶界并未发现氮化物析出;当渗氮偏压为-500V时,样品表面形态相对平滑,晶格畸变较小,界面接触电阻ICR值为170mΩ/cm2,在PEM型燃料电池工作环境中耐蚀性较好且运行稳定;利用恒电位方法,0.6V成膜电位下在渗氮层表面上沉积1h钝化膜,钝化膜表现出p型半导体特征,-500V时界面化学反应速度较慢,耐蚀性较好。灯丝电流对氮、铬共沉积Cr/CrNx涂层性能研究表明:灯丝电流为4A时,晶粒尺寸均匀,晶格畸变小,晶粒完整度高;涂层由Cr相和CrN相组成;在模拟PEM型燃料电池双极板工作环境中涂层耐蚀性较好,涂层交流阻抗谱由电荷转移步骤和扩散步骤组成;ICR值在7.64mΩ/cm2左右;涂层钝化膜类型由p型半导体转变成为n型半导体特征。渗氮时间对镀Cr后渗氮沉积Cr/Cr2N涂层性能研究表明:随着渗氮沉积时间增加,晶粒由长条胞状Cr转变为圆胞状Cr2N,晶胞间结合处并无明显孔隙,晶胞更细小且无纵向空孔洞;Cr（200）峰向Cr2N（111）峰转化且Cr（200）峰逐渐减弱;渗氮0h时为Cr涂层,此时耐蚀性较好但接触电阻为567mΩ·cm-2,是Cr/Cr2N涂层的七倍左右。综合分析,渗氮时间为4h时,涂层为圆胞状结构,Cr2N峰较强,耐蚀性较好且运行较稳定,ICR为80mΩ/cm2。Cr表面钝化膜表现出n型半导体特性,而Cr/Cr2N表面钝化膜表现出p-type半导体特性。
姜珊珊[8]（2018）在《HT200灰铸铁等离子体渗氮组织结构与性能研究》文中提出灰铸铁因其优异的综合性能、生产成本低,在汽车和大型机械机床等行业中广泛应用,成为国民经济中重要的支柱材料。通常其应用环境恶劣,要求其具有高耐磨、自润滑、抗变形,以及足够的强度、刚度等性能。因此本文通过等离子体渗氮在HT200灰铸铁表面生成具有一定厚度的渗层,研究了不同渗氮工艺参数对HT200灰铸铁微观组织结构、表面硬度以及耐磨性能的影响,并通过第一性原理对γ’-Fe4N相性质进行了表征。结果表明与钢相比,由于基体中片状石墨的存在,经不同工艺渗氮处理后HT200灰铸铁化合物层厚度仅在几到十几微米范围内,并且当石墨位于表面时形成的白亮层不连续。在520℃,渗氮时间由2h延长至12h的过程中,石墨的形貌发生了改变,部分由片状分布转变为点状分布,在520℃渗氮6h时,石墨片分布最均匀。XRD衍射分析表明,在520℃不同时间渗氮处理后,表面相组成均为γ’-Fe4N和ε-Fe3N相,由于合金元素的固溶γ’-Fe4N相（111）晶面的衍射峰向高角度发生了偏移。固定渗氮时间,在480℃和520℃渗氮时,表面生成相为γ’-Fe4N和ε-Fe3N;在550℃和570℃渗氮时,表面还出现了α’-Fe相。随着渗氮温度的增加,ε相相对含量降低。通过SEM表面形貌分析,在520℃渗氮6h时表面氮化物分布最均匀。由表面硬度与耐磨性能测试,将HT200灰铸铁等离子体渗氮最佳工艺确定在520550℃处理68h的范围内。在520℃渗氮处理6或8h,与未处理试样相比表面硬度提高了约两倍,摩擦系数降低了约一半,稳定在0.20附近。磨损失重在520℃渗氮8h时最小,且仅为未渗氮处理试样的3.4wt.%。渗氮处理影响了灰铸铁的磨损机制,未渗氮时主要为磨粒磨损,在520℃渗氮6h时,主要为氧化磨损。第一性原理计算结果表明,在渗层生成相γ’-Fe4N中,Ni原子优先取代顶角位置Fe原子。随着Ni添加量增加,γ’-（Fe1-xNix）4N稳定性与合金化能力下降,模量值均增加且呈现良好的韧性。Cr原子优先取代面心位置Fe原子,Cr原子的掺杂增加了γ’-Fe4N成键峰的数量,增强了原子间的结合能力,是稳定γ’-Fe4N相元素。且添加Cr原子后,γ’-Fe4N的体模量略有降低,剪切模量和杨氏模量均增加,韧性降低。添加不同含量的Ni、Cr原子后均引起了晶胞体积的收缩;加入Ni原子后,Fe-N原子间的共价作用增强。与顶角位置Fe原子相比Ni原子和面心位置Fe原子间的成键作用更强,同时Ni原子与面心Fe原子间的成键作用比Cr原子与面心Fe原子间的成键作用更强;此外模量值的增加也表明原子之间键合强度增强。
孙才沅[9]（2017）在《基于热扩散法的钢基表面钛复合膜的制备及性能研究》文中研究表明磨损、腐蚀和疲劳是机械零件或构件失效的三种最主要的形式,表面改性处理技术是解决这一问题的一种行之有效的手段。热反应扩散法作为表面硬质涂层制备方式的一种,具有成本较低,操作简单,渗层性能优异的特点。钛复合膜由于其优异的物理化学性能被广泛用于材料的表面强化改性以提高材料的显微硬度、耐磨以及耐腐蚀性能。目前,采用热反应扩散法制备钛复合膜的工艺还不成熟,比如盐浴的挥发性和氧化性问题还有待解决。本文中,对钢基体进行预先渗碳和渗氮的处理以降低反应温度并缩短反应时间来解决这一问题。本文分别对20钢预先渗碳以及45钢预先渗氮后的试样进行盐浴渗钛处理,并对其显微结构和性能进行了一定的研究。得到了以下几点主要的结论:1.20钢渗碳处理过程中析出了渗碳体并形成珠光体组织,共同构成了近表面较厚的渗碳层;45钢渗氮处理后表面形成了三层结构,从上至下依次为化合物层,扩散层以及心部基体组织,其中表面化合物层主要的物相组成为ε-Fe23N和γ’-Fe4N。同时,试样外表面还形成了一层较薄的疏松层。2.Ti-Fe合金粉末比Ti02更适合作为盐浴渗钛的钛源,综合考虑盐浴的挥发性,流动性以及所制备渗层的质量,在本实验条件下,900℃×3h是较为理想的盐浴渗钛处理工艺。3.渗碳20钢经900 ℃×3h渗钛处理后,钢基表面形成了致密的TiC渗层,渗层厚度值约为7.5 μm,渗层/基体间界面明显,界面结合力的大小约为52 N,渗层的显微硬度值约为1870±134HV;渗氮45钢经900 ℃ ×3 h渗钛处理后,试样表面形成了 TiCN渗层,渗层中含有Ti-Fe固溶体;渗层厚度值约为8.5 μm,渗层与基体间的界面呈锯齿状,界面结合力的大小为68 N,渗层的显微硬度值约为 1685 ±112 HV。4.渗碳以及渗碳+渗钛复合处理能够有效提高20钢基体的耐磨性。耐磨性的顺序为:渗碳+渗钛20钢>渗碳20钢>20钢基体。摩擦磨损过程中三种试样主要的磨损机制分别为:擦伤机制+氧化磨损、磨粒磨损、粘着磨损。渗氮处理能够有效降低45钢基体的摩擦系数,但摩擦磨损过程中摩擦系数的变化较大;渗氮+渗钛复合处理对45钢基体的减磨性的影响较小,但摩擦磨损过程中摩擦系数的变化较小。耐磨性的顺序为:渗氮+渗钛45钢>45钢基体>渗氮45钢。摩擦磨损过程中三种试样主要的磨损机制分别为:氧化磨损、磨粒磨损、粘着磨损。相较而言,TiCN渗层比TiC渗层具有更加优异的摩擦磨损性能。5.渗碳以及渗碳+渗钛复合处理可以降低试样的腐蚀速率提高其耐蚀性,耐腐蚀性顺序为:渗碳20钢>渗碳+渗钛20钢>20钢基体;渗氮处理也可有效提高试样的耐腐蚀性,但经渗钛复合处理后试样的耐腐蚀性反而略微下降。相比TiC渗层,TiCN渗层自腐蚀电位更高,自腐蚀电流更小,具有更加优异的耐腐蚀性能。
郑晓宇[10]（2016）在《双阴极辉光离子渗氮工艺研究》文中指出本课题提出一种新的离子渗氮技术:双阴极辉光离子渗氮。该技术是将炉体作为阳极,多孔铁质圆筒作为阴极1,阴极盘作为阴极2,在三者构成的增强顺电场条件下,辉光放电产生等离子体,对钢件进行渗氮处理。其目的是为了消除目前离子渗氮存在的各种不足与缺陷:如工件温度均匀性差、由小孔引起的空心阴极效应、表面打弧等受气体放电特性影响而无法克服的问题。并对其结构、工作原理、工作过程、优势做了系统的研究与介绍。用自制的双阴极辉光离子渗氮装置对Cr12MoV钢进行氮化研究。结果表明,双阴极辉光离子渗氮是一种高效的离子渗氮法,能解决传统离子渗氮存的各种问题,并能获到与直流离子渗氮相似的处理效果。由金相照片可以看出,氮化处理之后,渗层由表层的白亮层与次层的扩散层构成,通过XRD分析可知渗层表面为由ε相和γ’相组成的化合物,且表面有CrN析出。本文还利用双阴极辉光离子渗氮技术对Q235钢进行氮化处理。运用先进的检测分析仪器,如X射线衍射仪、扫描电子显微镜、维式显微硬度计、金相显微镜等,对渗层厚度、相结构、渗层微观形貌、硬度及横截面硬度梯度等进行测试分析。揭示了氮化工艺参数:温度、时间、气压、电压对渗氮层组织的影响规律。实验结果显示:温度是影响渗氮效果的重要因素,处理温度的提高,渗层厚度随之增加,温度550℃时,白亮层变得疏松,致密性下降,试样表面显微硬度随温度先增加而后降低,硬度梯度逐渐平缓。渗层厚度与时间为抛物线关系,延长处理时间,渗层厚度迅速增加,但时间超过10h时,厚度增幅速度减慢,表面硬度因渗层厚度的增加而提高。随着渗氮气压的升高,渗层厚度与表面显微硬度均增加,渗层表面硬度梯度趋于平缓。渗氮电压影响氨的分解、电离和界面反应的效果,提高工作电压,试样渗层厚度和表面显微硬度均得到增加。降低阴极盘电压、延长氮化处理时间,可降低双阴极辉光离子渗氮处理过程中的边缘效应。从综合的角度考虑,Q235钢双阴极辉光离子渗氮处理的较佳工艺参数为:渗氮温度500℃、气压350Pa、保温时间12h、阴极盘电压650V。
二、对渗氮处理中几个概念的探讨（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、对渗氮处理中几个概念的探讨（论文提纲范文）
（1）镍基催化涂层对纯铁和304奥氏体不锈钢气体渗氮行为的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 气体渗氮的研究现状 |
| 1.2.1 气体渗氮的基本原理 |
| 1.2.2 提高气体渗氮效率的措施 |
| 1.3 催化涂层促进渗氮的研究进展 |
| 1.3.1 稀土催化涂层 |
| 1.3.2 镍催化涂层 |
| 1.3.3 其它催化涂层 |
| 1.3.4 目前存在的问题 |
| 1.4 研究目的和内容 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第2章 镍催化涂层对纯铁气体渗氮行为的影响研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验 |
| 2.2.1 样品的制备 |
| 2.2.2 性能评价 |
| 2.2.3 表征分析 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 微观结构 |
| 2.3.2 显微硬度 |
| 2.3.3 摩擦磨损性能 |
| 2.3.4 镍催化涂层对氮势的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 镍催化涂层对304 奥氏体不锈钢气体渗氮行为的影响研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验 |
| 3.2.1 样品的制备 |
| 3.2.2 性能评价 |
| 3.2.3 表征分析 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 微观结构 |
| 3.3.2 显微硬度 |
| 3.3.3 摩擦磨损性能 |
| 3.3.4 镍催化涂层提高渗氮效率的机理 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 Ni/Al_2O_3催化涂层对304 奥氏体不锈钢气体渗氮行为的影响研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验 |
| 4.2.1 样品的制备 |
| 4.2.2 性能评价 |
| 4.2.3 表征分析 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 微观结构 |
| 4.3.2 摩擦磨损性能 |
| 4.3.3 耐腐蚀性能 |
| 4.3.4 Ni/Al_2O_3催化涂层提高渗氮效率的机理 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 发表论文及参加的课题 |
（2）17-4PH不锈钢表面等离子体渗氮及PN-PVD复合处理工艺研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 17-4PH不锈钢概述 |
| 1.3 不锈钢表面强化技术 |
| 1.3.1 等离子体渗氮技术 |
| 1.3.1.1 活性屏离子渗氮 |
| 1.3.1.2 等离子体辅助渗氮 |
| 1.3.1.3 离子渗氮机理 |
| 1.3.1.4 渗氮层组织 |
| 1.3.2 物理气相沉积技术 |
| 1.3.2.1 溅射镀 |
| 1.3.2.2 蒸发镀 |
| 1.3.3 复合处理技术 |
| 1.3.3.1 PVD混合处理 |
| 1.3.3.2 PN-PVD复合处理 |
| 1.4 论文的主要研究内容 |
| 第二章 实验方法及原理 |
| 2.1 实验流程图 |
| 2.2 基体的选择与预处理 |
| 2.3 等离子体渗氮和涂层制备 |
| 2.3.1 等离子体渗氮 |
| 2.3.2 涂层沉积 |
| 2.4 测试与表征 |
| 2.4.1 粗糙度和接触角 |
| 2.4.2 表面和横截面形貌 |
| 2.4.3 成分表征 |
| 2.4.4 物相分析 |
| 2.4.5 硬度与弹性模量 |
| 2.4.6 涂层附着性能 |
| 2.4.7 耐腐蚀性能 |
| 2.4.8 摩擦磨损性能 |
| 第三章 17-4PH不锈钢表面低压等离子体渗氮研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基体偏压对低压等离子体渗氮性能的影响 |
| 3.2.1 样品制备 |
| 3.2.2 渗氮层的组织与性能分析 |
| 3.2.2.1 基体偏压对渗氮层表面性能的影响 |
| 3.2.2.2 基体偏压对渗氮层组织与结构的影响 |
| 3.2.2.3 基体偏压对渗氮层成分及硬度影响 |
| 3.2.2.4 不同偏压渗氮层脆性等级评价 |
| 3.2.2.5 基体偏压对渗氮层摩擦磨损性能的影响 |
| 3.2.2.6 基体偏压对渗氮层腐蚀性能分析 |
| 3.3 加热温度对低压等离子体渗氮性能的影响 |
| 3.3.1 样品制备 |
| 3.3.2 渗氮层的组织与性能分析 |
| 3.3.2.1 温度对渗氮层表面性能的影响 |
| 3.3.2.2 温度对渗氮层组织与结构的影响 |
| 3.3.2.3 温度对渗氮层成分及硬度的影响 |
| 3.3.2.4 不同温度渗氮层脆性等级评价 |
| 3.3.2.5 温度对渗氮层摩擦磨损性能的影响 |
| 3.3.2.6 温度对渗氮层腐蚀性能的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 渗氮层和电弧过渡层对基体表面涂层性能影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 样品制备 |
| 4.3 涂层成分结构及性能表征 |
| 4.3.1 不同前处理涂层的表面与截面形貌 |
| 4.3.2 不同前处理涂层的结构与成分 |
| 4.3.3 不同前处理涂层的硬度及韧性 |
| 4.3.4 不同前处理涂层的附着性能 |
| 4.3.5 不同前处理涂层的摩擦磨损性能 |
| 4.3.6 不同前处理涂层的耐腐蚀性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 涂层沉积方法对PN-PVD涂层性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 样品制备 |
| 5.3 涂层的微观组织与性能分析 |
| 5.3.1 不同方法沉积涂层的表面与截面形貌 |
| 5.3.2 不同方法沉积涂层的结构与成分 |
| 5.3.3 不同方法沉积涂层的硬度及韧性 |
| 5.3.4 不同方法沉积涂层的附着性能 |
| 5.3.5 不同方法沉积涂层的摩擦磨损性能 |
| 5.3.6 不同方法沉积涂层的腐蚀性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 论文创新点 |
| 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（3）氮含量对奥氏体不锈钢组织及性能的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 奥氏体不锈钢概述 |
| 1.3 不锈钢渗氮技术的研究现状与应用 |
| 1.4 课题研究目的与研究内容 |
| 2 实验材料与研究方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验设备及渗氮试样的制备 |
| 2.3 试验方案 |
| 2.4 渗氮层组织观察与显微分析 |
| 2.5 渗氮层性能分析测试 |
| 3 AISI304奥氏体不锈钢渗氮层组织结构及性能研究 |
| 3.1 渗氮层氮含量分析 |
| 3.2 渗氮层组织结构分析 |
| 3.3 渗氮层性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 AISI316L奥氏体不锈钢渗氮层组织结构及性能研究 |
| 4.1 渗氮层氮含量分析 |
| 4.2 渗氮层组织结构分析 |
| 4.3 渗氮层性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 致谢 |
| 学位论文数据集 |
（4）M50NiL钢等离子体渗氮层组织结构与性能（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 等离子体渗氮技术的研究现状 |
| 1.2.1 等离子体渗氮原理 |
| 1.2.2 等离子渗氮层的组织结构 |
| 1.2.3 等离子渗氮层的性能 |
| 1.3 表面纳米化研究进展 |
| 1.4 渗氮层微结构的第一性原理表征 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 试验材料与方法 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.2 热处理及等离子体渗氮设备 |
| 2.3 工艺方案 |
| 2.4 分析测试方法 |
| 2.4.1 金相组织观察 |
| 2.4.2 渗层微观形貌观察和成分分析 |
| 2.4.3 相结构分析 |
| 2.4.4 渗层微结构的TEM表征 |
| 2.5 渗层性能表征 |
| 2.5.1 显微硬度测试 |
| 2.5.2 摩擦磨损性能测试 |
| 2.5.3 腐蚀性能测试 |
| 2.6 渗层微结构的第一性原理表征 |
| 第3章 M50NiL钢等离子体渗氮渗层组织结构 |
| 3.1 等离子体渗氮的氮氢比对渗层的影响 |
| 3.1.1 氮氢比对渗层组织结构的影响 |
| 3.1.2 氮氢比对渗层表面形貌的影响 |
| 3.2 等离子体渗氮温度对渗层组织结构的影响 |
| 3.2.1 温度对渗氮层组织结构的影响 |
| 3.2.2 温度对渗层表面形貌的影响 |
| 3.3 等离子渗氮动力学 |
| 3.3.1 组织结构演变规律 |
| 3.3.2 表面形貌的演变 |
| 3.4 渗氮扩散过程分析 |
| 3.5 等离子体渗氮层的纳米化表征 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 M50NiL钢等离子渗氮层力学和耐蚀性能及摩擦学行为 |
| 4.1 M50NiL钢等离子体渗氮层显微硬度分布 |
| 4.2 M50NiL钢等离子体渗氮层摩擦学行为及磨损机制 |
| 4.2.1 不同温度渗氮的摩擦学行为 |
| 4.2.2 不同氮氢比渗氮后的摩擦学行为 |
| 4.2.3 不同时间渗氮的摩擦学行为 |
| 4.3 等离子体渗氮层的腐蚀性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 等离子体渗氮层氮化物的第一性原理表征 |
| 5.1 计算方法及相结构稳定性研究 |
| 5.2 态密度分析 |
| 5.3 弹性性质 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（5）航空超越离合器楔块的精密成形及表面强化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景与意义 |
| 1.2 国内外相关技术研究现状 |
| 1.3 研究的目标及主要研究内容 |
| 2 航空超越离合器楔块的精密成形关键技术研究 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 试验设备、材料与方法 |
| 2.3 GCr15 轴承钢电加工工艺参数研究与优化 |
| 2.4 楔块磨削加工参数优化 |
| 2.5 研磨抛光处理工艺研究与优化 |
| 2.6 楔块精密成形研究过程中出现的问题及解决措施 |
| 2.7 楔块精密成形效果评价 |
| 2.8 本章小结 |
| 3 楔块用GCr15、9Cr18与Cr4Mo4V渗硼层的组织特征与性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 试验条件与方法 |
| 3.3 GCr15 轴承钢渗硼层的组织特征与性能研究 |
| 3.4 9Cr18 不锈轴承钢渗硼层的组织特征与性能研究 |
| 3.5 Cr4Mo4V高温轴承钢渗硼层的组织特征与性能研究 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 TRD预处理对GCr15 轴承钢渗硼层的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 试验条件与方法 |
| 4.3 GCr15 轴承钢表面TRD预渗铬层的组织与性能 |
| 4.4 TRD 预渗铬处理对 GCr15 渗硼层的影响 |
| 4.5 复合渗层的动力学特性分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 9Cr18与Cr4Mo4V表面二次硬化技术研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 试验材料与方法 |
| 5.3 低温渗碳处理对9Cr18 不锈轴承钢组织与性能的影响 |
| 5.4 盐浴渗氮处理对Cr4Mo4V高温轴承钢组织与性能的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 航空超越离合器楔块表面强化渗层的摩擦与疲劳性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 航空超越离合器楔块表面强化渗层的摩擦学特性研究 |
| 6.3 超越离合器疲劳性能试验机的研制与试验方法研究 |
| 6.4 直升机用超越离合器失效分析及试验评价研究 |
| 6.5 航空超越离合器楔块表面强化层的疲劳性能研究 |
| 6.6 楔块表面不同表面强化方案综合评价 |
| 6.7 本章小结 |
| 7 主要结论与发展方向 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 发展方向 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间已发表的论文 |
（6）高温合金GH901离子渗氮的动力学分析及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 高温合金的特点及发展 |
| 1.1.1 高温合金的分类及特点 |
| 1.1.2 镍基高温合金的国内外发展及趋势 |
| 1.2 离子渗氮技术 |
| 1.2.1 离子渗氮的概念 |
| 1.2.2 辉光离子渗氮的原理 |
| 1.2.3 离子渗氮技术的发展 |
| 1.3 高温合金的耐腐蚀性能研究 |
| 1.3.1 金属腐蚀机理 |
| 1.3.2 高温合金的热腐蚀性能影响因素 |
| 1.4 本论文的研究目的和意义 |
| 1.5 本论文主要研究的内容与技术路线 |
| 2 实验部分 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验设备 |
| 2.2.1 离子渗氮设备 |
| 2.2.2 热腐蚀实验设备 |
| 2.2.3 分析检测设备 |
| 2.3 实验方法 |
| 2.3.1 离子渗氮处理 |
| 2.3.2 分析与检测方法 |
| 3 GH901 的热扩散动力学 |
| 3.1 渗氮过程中的质量变化 |
| 3.2 GH901 的扩散激活能 |
| 3.3 增重与渗氮层厚度的关系 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 GH901 的离子渗氮层组织结构分析与性能研究 |
| 4.1 渗氮层显微组织分析 |
| 4.1.1 不同渗氮温度的金相组织 |
| 4.1.2 不同渗氮时间的金相组织 |
| 4.2 渗氮后合金表面形貌观察 |
| 4.3 渗氮层厚度测定结果 |
| 4.4 硬度结果分析 |
| 4.5 XRD结果分析 |
| 4.5.1 GH901的XRD图谱 |
| 4.5.2 GH901 合金离子渗氮后的XRD图谱 |
| 4.6 EDS分析结果 |
| 4.7 摩擦磨损性能 |
| 4.8 本章小结 |
| 5 GH901 离子渗氮前后的热腐蚀行为 |
| 5.1 GH901 合金热腐蚀行为 |
| 5.2 渗氮处理后GH901 合金的热腐蚀行为 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果 |
| 致谢 |
（7）PEM燃料电池不锈钢双极板渗氮及CrxNy涂层性能研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 1.绪论 |
| 1.1 质子交换膜燃料电池 |
| 1.1.1 PEMFC简介 |
| 1.1.2 PEMFC构成 |
| 1.1.3 PEMFC双极板作用 |
| 1.2 PEMFC双极板材料表面改性 |
| 1.3 常见不锈钢双极板表面改性涂层 |
| 1.3.1 Ni-P涂层及Ni-B涂层 |
| 1.3.2 氮化物涂层 |
| 1.4 磁控溅射技术 |
| 1.5 本课题研究内容及意义 |
| 2.实验方法 |
| 2.1 实验材料及试样预处理 |
| 2.2 涂层制备方法 |
| 2.3 电化学测试方法 |
| 2.3.1 恒电位极化曲线法 |
| 2.3.2 动电位极化曲线法 |
| 2.3.3 交流阻抗谱法(EIS) |
| 2.3.4 Mott-Schottky法 |
| 2.4 显微组织及相结构表征方法 |
| 2.4.1 显微形貌 |
| 2.4.2 相结构 |
| 2.5 接触电阻测试 |
| 2.6 PEMFC环境模拟 |
| 3.316L奥氏体不锈钢基体钝化膜耐蚀性研究 |
| 3.1 钝化膜制备 |
| 3.2 实验结果 |
| 3.2.1 钝化膜交流阻抗谱分析 |
| 3.2.2 钝化膜动电位极化分析 |
| 3.2.3 钝化膜Mott-Schottky分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 4.316L奥氏体不锈钢等离子体渗氮层性能研究 |
| 4.1 薄膜制备 |
| 4.2 实验结果 |
| 4.2.1 偏压对渗氮层显微形貌的影响 |
| 4.2.2 偏压对渗氮层相结构的影响 |
| 4.2.3 偏压对渗氮层电化学性能的影响 |
| 4.2.4 偏压对渗氮层表面钝化膜性能的影响 |
| 4.2.5 偏压对渗氮层接触电阻的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 5.氮、铬共沉积Cr/CrN_x薄膜性能研究 |
| 5.1 薄膜制备 |
| 5.2 实验结果 |
| 5.2.1 灯丝电流对氮、铬共沉积Cr/CrN_x显微形貌的影响 |
| 5.2.2 灯丝电流对氮、铬共沉积Cr/CrN_x相结构的影响 |
| 5.2.3 灯丝电流对氮、铬共沉积Cr/CrN_x电化学性能的影响 |
| 5.2.4 灯丝电流对氮、铬共沉积Cr/CrN_x接触电阻的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 6.316L不锈钢表面沉积Cr/Cr_2N薄膜性能研究 |
| 6.1 薄膜制备 |
| 6.2 实验结果 |
| 6.2.1 渗氮时间对Cr/Cr_2N薄膜表面形貌的影响 |
| 6.2.2 渗氮时间对Cr/Cr_2N薄膜相结构的影响 |
| 6.2.3 渗氮时间对Cr/Cr_2N薄膜电化学性能的影响 |
| 6.2.4 渗氮时间对Cr/Cr_2N薄膜接触电阻的影响 |
| 6.3 本章小结 |
| 7.结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）HT200灰铸铁等离子体渗氮组织结构与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文背景及意义 |
| 1.2 灰铸铁组织及处理方法 |
| 1.2.1 灰铸铁中石墨形态及分布对性能的影响 |
| 1.2.2 灰铸铁中合金元素的影响 |
| 1.2.3 灰铸铁的处理方法 |
| 1.3 等离子体渗氮 |
| 1.3.1 等离子体渗氮原理 |
| 1.3.2 工艺参数对等离子体渗氮的影响 |
| 1.3.3 等离子体渗氮技术发展 |
| 1.4 氮化物的第一性原理表征 |
| 1.5 研究目的及研究内容 |
| 1.5.1 研究目的 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 第2章 材料与试验方法 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.2 试验设备 |
| 2.3 试验方案 |
| 2.4 渗层分析测试方法 |
| 2.4.1 金相组织观察 |
| 2.4.2 X射线结构分析 |
| 2.4.3 扫描电镜观察 |
| 2.4.4 激光共聚焦显微镜 |
| 2.4.5 渗氮层显微硬度分布测试 |
| 2.4.6 渗氮层摩擦磨损性能测试 |
| 2.4.7 第一性原理计算 |
| 第3章 HT200灰铸铁离子渗氮层组织结构研究 |
| 3.1 原始组织结构 |
| 3.2 渗氮温度对组织结构的影响 |
| 3.2.1 不同温度下渗层组织观察分析 |
| 3.2.2 不同温度下渗层表面形貌与相结构分析 |
| 3.3 渗氮时间对组织结构的影响 |
| 3.3.1 不同时间下渗层组织观察分析 |
| 3.3.2 不同时间下渗层表面形貌与相结构分析 |
| 3.3.3 扩散动力学分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 HT200灰铸铁渗氮层硬度以及耐磨性能研究 |
| 4.1 渗氮层显微硬度分布 |
| 4.2 渗氮层耐磨性能与磨损机制 |
| 4.2.1 渗氮温度对表面耐磨性能影响 |
| 4.2.2 渗氮时间对表面耐磨性能影响 |
| 4.2.3 渗氮层耐磨性能以及耐磨机理 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 γ'-Fe4N性质的第一性原理表征 |
| 5.1 计算模型及方法 |
| 5.2 相结构稳定性分析 |
| 5.3 相电子结构分析 |
| 5.3.1 态密度分析 |
| 5.3.2 差分电荷密度分析 |
| 5.3.3 集居数分析 |
| 5.4 弹性性质 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（9）基于热扩散法的钢基表面钛复合膜的制备及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 钢基表面TD渗金属的概述 |
| 1.2.1 粉末TD法渗金属 |
| 1.2.2 盐浴TD法渗金属 |
| 1.3 钢基表面TD渗钛的概述 |
| 1.3.1 盐浴法TD渗钛的研究概况 |
| 1.3.2 粉末法TD渗钛的研究概况 |
| 1.4 复合TD处理的研究概况 |
| 1.5 本论文的研究目的和主要内容 |
| 第2章 钢基表面渗钛实验及成膜分析 |
| 2.1 钛复合膜的制备工艺 |
| 2.1.1 实验工艺流程 |
| 2.1.2 钢基体材料的选择与处理 |
| 2.1.3 钢基体预先渗碳、渗氮处理工艺 |
| 2.1.4 盐浴渗钛的处理工艺 |
| 2.2 钛复合膜的结构及性能测试 |
| 2.2.1 主要实验设备 |
| 2.2.2 具体的检测方法和过程 |
| 第3章 预渗氮钢表面钛复合膜的组织结构分析 |
| 3.1 45钢氮化后的结果分析 |
| 3.2 渗氮45钢渗钛处理后的结果分析 |
| 3.2.1 钛源类型对渗层结构的影响 |
| 3.2.2 处理温度对渗层显微结构的影响 |
| 3.2.3 保温时间对渗层显微结构的影响 |
| 3.3 45钢复合处理后的显微结构分析 |
| 3.3.1 表面形貌分析 |
| 3.3.2 物相组成分析 |
| 3.3.3 断面形貌分析 |
| 3.3.4 渗层/基体间界面结合力分析 |
| 3.3.5 显微硬度分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 预渗氮钢表面钛复合膜的性能分析 |
| 4.1 摩擦磨损性能对比 |
| 4.2 耐腐蚀性能对比 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 预渗碳钢表面钛复合膜的组织结构分析 |
| 5.1 20钢渗碳处理后的结果分析 |
| 5.2 20钢复合处理后的显微结构分析 |
| 5.2.1 表面形貌分析 |
| 5.2.2 物相组成分析 |
| 5.2.3 断面形貌分析 |
| 5.2.4 渗层/基体间界面结合力分析 |
| 5.2.5 显微硬度分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 预渗碳钢表面钛复合膜的性能分析 |
| 6.1 摩擦磨损性能对比 |
| 6.2 耐腐蚀性能对比 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表学术论文 |
（10）双阴极辉光离子渗氮工艺研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 等离子体化学热处理技术 |
| 1.2.1 等离子基本概念 |
| 1.2.2 等离子体化学热处理基础 |
| 1.3 离子渗氮处理技术 |
| 1.3.1 辉光离子渗氮基础 |
| 1.3.2 离子氮化工艺原理 |
| 1.3.3 辉光离子渗氮的特点 |
| 1.4 渗氮反应机理 |
| 1.4.1 溅射和沉积理论 |
| 1.4.2 分子离子理论 |
| 1.4.3 中性氮原子理论 |
| 1.4.4 空位及空位梯度理论 |
| 1.5 离子渗氮技术发展现状 |
| 1.5.1 脉冲离子渗氮技术 |
| 1.5.2 活性屏离子渗氮技术 |
| 1.5.3 空心阴极辅助离子渗氮技术 |
| 1.5.4 全方位离子注入渗氮技术 |
| 1.6 本文研究意义、内容与技术路线 |
| 1.6.1 本文研究的意义 |
| 1.6.2 本文研究内容 |
| 1.6.3 技术路线 |
| 2 双阴辉光离子渗氮方法 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.2 试验设备 |
| 2.3 试验方法 |
| 2.4 分析测试方法 |
| 3 双阴极辉光离子渗氮工艺探索 |
| 3.1 试验工艺 |
| 3.2 实验结果与分析 |
| 3.2.1 金相分析 |
| 3.2.2 XRD分析 |
| 3.3 分析讨论 |
| 3.3.1 活性氮原子的产生 |
| 3.3.2 介质与界面反应及氮的吸收过程 |
| 3.3.3 氮原子的扩散过程 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 双阴极辉光离子渗氮的工艺研究 |
| 4.1 实验方案 |
| 4.2 实验结果与分析 |
| 4.2.1 渗氮温度对渗氮层的影响 |
| 4.2.2 渗氮时间对渗氮层的影响 |
| 4.2.3 炉内气压对渗氮层的影响 |
| 4.2.4 工作电压对渗氮层的影响 |
| 4.3 降低双阴极辉光离子渗氮中的边缘效应 |
| 4.3.1 降低阴极盘电压 |
| 4.3.2 延长氮化处理时间 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果 |
| 致谢 |
四、对渗氮处理中几个概念的探讨（论文参考文献）
- [1]镍基催化涂层对纯铁和304奥氏体不锈钢气体渗氮行为的影响研究[D]. 沈倩倩. 西南大学, 2021(01)
- [2]17-4PH不锈钢表面等离子体渗氮及PN-PVD复合处理工艺研究[D]. 刘备. 华南理工大学, 2020(02)
- [3]氮含量对奥氏体不锈钢组织及性能的影响[D]. 刘仲玉. 山东科技大学, 2019(05)
- [4]M50NiL钢等离子体渗氮层组织结构与性能[D]. 肖杨. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [5]航空超越离合器楔块的精密成形及表面强化研究[D]. 宗晓明. 华中科技大学, 2019(03)
- [6]高温合金GH901离子渗氮的动力学分析及性能研究[D]. 何海艳. 西华大学, 2019(02)
- [7]PEM燃料电池不锈钢双极板渗氮及CrxNy涂层性能研究[D]. 陈婷婷. 辽宁科技大学, 2019(01)
- [8]HT200灰铸铁等离子体渗氮组织结构与性能研究[D]. 姜珊珊. 哈尔滨工业大学, 2018(01)
- [9]基于热扩散法的钢基表面钛复合膜的制备及性能研究[D]. 孙才沅. 西南石油大学, 2017(01)
- [10]双阴极辉光离子渗氮工艺研究[D]. 郑晓宇. 西华大学, 2016(05)