含Cr合金钢表面空心阴极离子源渗氮行为研究
发布时间：2021-08-10 22:09
离子渗氮作为一种高效的渗氮方法被广泛用于含Cr合金钢材的表面强化。但常规离子渗氮时工件需要参与等离子体的产生过程,容易出现表面打弧和边缘效应等问题,影响了工件的强化效果。空心阴极离子源渗氮则是通过空心阴极装置产生高活性的等离子体及高温效果,工件可以不做等离子体产生的阴极,避免了常规氮化的问题,提高了渗氮效率。本文选择42CrMo合金钢、AISI 304奥氏体不锈钢和2Cr13马氏体不锈钢三种不同类型的含Cr合金钢进行了渗氮处理。通过常规渗氮和空心阴极离子源渗氮两种工艺对42CrMo合金钢和AISI 304不锈钢进行氮化,使用X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）、扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）等测试方法,分析了渗氮处理后的表面形貌和粗糙度、氮化层物相组成、表面硬度、耐腐蚀性和摩擦学性能等。42CrMo合金钢和AISI 304不锈钢的渗氮结果表明,空心阴极处理和常规处理都获得了相同的物相且横截面的元素分布相似,SEM和EDS结果表明空心阴极处理的化合物层均匀性良好,AFM检测的纳米粗糙度空心阴极处理的高于常规氮化,空心阴极处理的显微硬度略低于常规处理。XPS结果表明,42Cr...
【文章来源】：烟台大学山东省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
试样表面的边缘效应[4]
图 1.2 离子氮化原理示意图[8]Figure 1.2 schematic diagram of plasma nitriding离子体氮化体氮化是较为普通的离子氮化技术，它是将工件放置一般放在容器内的样品台上直接连接电源阴极，容器进行抽真空然后通入含氮元素的 NH3气或 N2气等渗氮Pa。接通高电压的直流电源后，容器内稀薄的含氮气体光放电被电离分解成离子和电子。如图 1.3，是离子氮离子在经过高压电场的加速后，会以极高的速度撞击件吸收，氮则被吸附到工件并向材料内部扩散，随时分及组织结构发生改变形成氮化层，从而获得理想的
1 绪论。同时，直流等离子体氮化热效率高，氮化过期短，处理温度范围宽等特点。并且工件变形层的耐磨耐蚀性能要比气体渗氮好。但直流等理过程中，工件通常是与电源的负极连接，而，这些电压会作用在工件上，工件将作为放电程中会产生许多很难解决的问题，如表面起弧形状的工件同炉渗氮时，容易出现工件的温差均匀性，降低强化效果[2]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]活性屏等离子体源渗氮工艺特性及传质机制[J]. 李广宇,雷明凯. 中国表面工程. 2018(05)
[2]等离子体源渗氮AISI 304不锈钢在3.5%NaCl溶液中钝化膜的稳定性[J]. 曹雪梅,赵贝贝,朱雪梅,李广宇,雷明凯. 大连交通大学学报. 2018(04)
[3]2Cr13钢470℃等离子体渗氮层表征[J]. 李庚,由园,闫纪红,闫牧夫,景立伟,刘昌煜. 齐齐哈尔大学学报(自然科学版). 2018(03)
[4]不锈钢中合金元素的作用及其研究现状[J]. 刘同华,强文江,王伟. 热加工工艺. 2018(04)
[5]阴极辉光放电电压对离子渗氮的影响[J]. 刘凯强,周梦飞,赵程. 真空科学与技术学报. 2017(06)
[6]2Cr13马氏体不锈钢活性屏离子渗氮技术[J]. 李杨,何永勇,朱宜杰,邱剑勋,修俊杰. 金属热处理. 2017(05)
[7]Surface Modification by Nitrogen Plasma Immersion Ion Implantation on Austenitic AISI 304 Stainless Steel[J]. Miguel CASTRO-COLIN,William DURRER,Jorge A.LóPEZ,Enrique RAMIREZ-HOMS. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2016(04)
[8]槽型空心阴极放电特性的模拟[J]. 何寿杰,刘淑敏,刘志强,董丽芳. 高电压技术. 2015(02)
[9]孔深对射频空心阴极放电特性的影响[J]. 姜鑫先,王春晓,何锋,陈强,欧阳吉庭. 高电压技术. 2014(10)
[10]450℃渗氮AISI 316L不锈钢中膨胀奥氏体的分解[J]. F.A.P.Fernandes,L.C.Casteletti,G.E.Totten,J.Gallego,顾剑锋. 热处理. 2014(04)
博士论文
[1]低压电弧等离子体渗氮奥氏体不锈钢的研究[D]. 杨文进.中国科学技术大学 2017
[2]基于空心阴极放电的材料表面等离子体改性技术研究[D]. 李杨.大连海事大学 2012
[3]纯氮离子渗氮新工艺及离子渗氮机理研究[D]. 钟厉.重庆大学 2004
硕士论文
[1]自持空心阴极关键尺寸影响与设计准则研究[D]. 安秉健.哈尔滨工业大学 2014
[2]等离子体浸没离子注入在太阳能电池中的应用研究[D]. 肖高.北京交通大学 2014
[3]自持空心阴极双鞘层数值模拟及热分析[D]. 王颖.哈尔滨工业大学 2010
[4]空心阴极放电特性的研究[D]. 邹彬.东华大学 2008
[5]空心阴极辅助离子渗氮研究[D]. 陈丛民.大连海事大学 2007
本文编号：3334869
【文章来源】：烟台大学山东省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
试样表面的边缘效应[4]
图 1.2 离子氮化原理示意图[8]Figure 1.2 schematic diagram of plasma nitriding离子体氮化体氮化是较为普通的离子氮化技术，它是将工件放置一般放在容器内的样品台上直接连接电源阴极，容器进行抽真空然后通入含氮元素的 NH3气或 N2气等渗氮Pa。接通高电压的直流电源后，容器内稀薄的含氮气体光放电被电离分解成离子和电子。如图 1.3，是离子氮离子在经过高压电场的加速后，会以极高的速度撞击件吸收，氮则被吸附到工件并向材料内部扩散，随时分及组织结构发生改变形成氮化层，从而获得理想的
1 绪论。同时，直流等离子体氮化热效率高，氮化过期短，处理温度范围宽等特点。并且工件变形层的耐磨耐蚀性能要比气体渗氮好。但直流等理过程中，工件通常是与电源的负极连接，而，这些电压会作用在工件上，工件将作为放电程中会产生许多很难解决的问题，如表面起弧形状的工件同炉渗氮时，容易出现工件的温差均匀性，降低强化效果[2]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]活性屏等离子体源渗氮工艺特性及传质机制[J]. 李广宇,雷明凯. 中国表面工程. 2018(05)
[2]等离子体源渗氮AISI 304不锈钢在3.5%NaCl溶液中钝化膜的稳定性[J]. 曹雪梅,赵贝贝,朱雪梅,李广宇,雷明凯. 大连交通大学学报. 2018(04)
[3]2Cr13钢470℃等离子体渗氮层表征[J]. 李庚,由园,闫纪红,闫牧夫,景立伟,刘昌煜. 齐齐哈尔大学学报(自然科学版). 2018(03)
[4]不锈钢中合金元素的作用及其研究现状[J]. 刘同华,强文江,王伟. 热加工工艺. 2018(04)
[5]阴极辉光放电电压对离子渗氮的影响[J]. 刘凯强,周梦飞,赵程. 真空科学与技术学报. 2017(06)
[6]2Cr13马氏体不锈钢活性屏离子渗氮技术[J]. 李杨,何永勇,朱宜杰,邱剑勋,修俊杰. 金属热处理. 2017(05)
[7]Surface Modification by Nitrogen Plasma Immersion Ion Implantation on Austenitic AISI 304 Stainless Steel[J]. Miguel CASTRO-COLIN,William DURRER,Jorge A.LóPEZ,Enrique RAMIREZ-HOMS. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2016(04)
[8]槽型空心阴极放电特性的模拟[J]. 何寿杰,刘淑敏,刘志强,董丽芳. 高电压技术. 2015(02)
[9]孔深对射频空心阴极放电特性的影响[J]. 姜鑫先,王春晓,何锋,陈强,欧阳吉庭. 高电压技术. 2014(10)
[10]450℃渗氮AISI 316L不锈钢中膨胀奥氏体的分解[J]. F.A.P.Fernandes,L.C.Casteletti,G.E.Totten,J.Gallego,顾剑锋. 热处理. 2014(04)
博士论文
[1]低压电弧等离子体渗氮奥氏体不锈钢的研究[D]. 杨文进.中国科学技术大学 2017
[2]基于空心阴极放电的材料表面等离子体改性技术研究[D]. 李杨.大连海事大学 2012
[3]纯氮离子渗氮新工艺及离子渗氮机理研究[D]. 钟厉.重庆大学 2004
硕士论文
[1]自持空心阴极关键尺寸影响与设计准则研究[D]. 安秉健.哈尔滨工业大学 2014
[2]等离子体浸没离子注入在太阳能电池中的应用研究[D]. 肖高.北京交通大学 2014
[3]自持空心阴极双鞘层数值模拟及热分析[D]. 王颖.哈尔滨工业大学 2010
[4]空心阴极放电特性的研究[D]. 邹彬.东华大学 2008
[5]空心阴极辅助离子渗氮研究[D]. 陈丛民.大连海事大学 2007
本文编号：3334869
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