氮?dú)鉄岬入x子束照射純鐵氮化行為的研究.pdf

1、氮化工藝自上個(gè)世紀(jì)產(chǎn)生以來，至今已有近百年的歷史，已經(jīng)取得了相當(dāng)大的進(jìn)展而且也獲得了廣泛的工業(yè)應(yīng)用。盡管氮化技術(shù)已經(jīng)歷了長時(shí)間的發(fā)展，但仍存在許多不足，最顯著的一點(diǎn)是氮化時(shí)間過長，通常都需要幾小時(shí)甚至幾十小時(shí)來完成氮化過程。如何通過新的工藝來降低氮化成本、縮短氮化時(shí)間一直以來都是廣大滲氮研究工作者所關(guān)心的課題。 熱等離子束作為熱力學(xué)局部平衡等離子體，與低溫非平衡等離子體相比，其離子、電子的密度高，不僅電子交換能量，部分重離子也參

2、與能量傳遞，遠(yuǎn)比非平衡輝光等離子、電暈放電時(shí)高得多。熱等離子束因其具有較高的能量及一定的粒子濃度，應(yīng)該可以作為一種等離子體源對材料進(jìn)行表面氮化，并且有可能大大縮短工藝時(shí)間、節(jié)約工藝成本并簡化操作。 基于以上原因，我們開發(fā)出利用熱離子束照射進(jìn)行氮化實(shí)驗(yàn)的裝置，并利用該裝置對純鐵的氮化行為進(jìn)行了相關(guān)研究，主要研究成果如下： 1.滲氮爐可以滿足實(shí)驗(yàn)要求，利用N2-H2氣體產(chǎn)生的熱等離子束照射純鐵進(jìn)行氮化實(shí)驗(yàn)，滲氮速度比傳統(tǒng)輝光

3、離子氮化大大提高，將熱等離子束照射進(jìn)行氮化這一理論設(shè)想從轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際，驗(yàn)證了等離子束照射滲氮的可行性。 2.溫度參數(shù)對氮化過程影響很大。在照射溫度較低的情況下，試樣幾乎不能形成氮化層，隨著照射溫度的升高，試樣獲得不同組織的滲層。 3.試樣表面硬度與滲層中含氮量表現(xiàn)出一定的對應(yīng)關(guān)系。 4.在照射溫度比較高的情況下，試樣滲層獲得了和傳統(tǒng)離子氮化明顯不同的組織，試樣表層與基體之間形成了過渡層，并且過渡層與表層及基體之間形