液相渗氮法制备含氮钒铁合金的热力学分析

采用FactSage软件对液相渗氮法制备含氮钒铁合金反应体系的热力学进行研究。计算结果表明,在1823 K温度下,FeV50合金中N元素含量可达到最高,质量浓度为10.64%,并且可剩余34 mol%左右的液相,1823~1873 K为FeV50液相渗氮的最佳温度,在此温度下,钒优先与氮结合生成V13N6相,然后生成VN相。在热力学计算的基础上,以FeV50合金为原料进行1873~1923 K下管式炉高温渗氮实验,制备出氮含量最高为4.34%的含氮钒铁合金。XRD和SEM分析显示含氮钒铁合金中主要相组成为V,Fe,V2N,VN,V5O9和SiO2,氮化物以V2N和VN的形式均匀分布在富钒相中。实验证明利用液相渗氮法生产含氮钒铁具有可行性。

渗氮电压对液相等离子体电解渗氮层组织及耐腐蚀性能的影响

以氨水和KCl的混合溶液为电解液,利用液相等离子体电解渗氮工艺在180,200,220,240V电压下于38CrMoAl钢表面制备了渗氮层,研究了渗氮电压对渗氮层组织与耐腐蚀性能的影响。结果表明:随着渗氮电压升高,渗氮层中白亮层和扩散层的厚度不断增加,当渗氮电压为240V时,白亮层和扩散层的厚度最大,分别为42.9μm和84.9μm;渗氮层表面均呈"火山凸起"微区形貌,随着渗氮电压增大,"火山凸起"微区的落差逐渐增大,孔洞分布均匀性逐渐降低,孔径逐渐增大,渗氮层的峰值硬度先增大后趋于稳定;在200,220,240V电压下制备渗氮层的耐腐蚀性能优于基体的;当渗氮电压为220V时,渗氮层的耐腐蚀性能最好。

质子交换膜燃料电池用不锈钢双极板氮化Cr镀层的耐蚀性

采用液相等离子体电解渗氮技术在镀有纯Cr镀层的316L不锈钢双极板上进行短时的氮化处理。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等对Cr氮化镀层的形貌和成分进行了表征,采用电化学试验测试了其耐蚀性,并测量了镀层的界面接触电阻(RIC)。结果表明:Cr氮化镀层的表面呈现出凹凸不平的胞状结构、层镀为非晶相结构;与基体试样相比,Cr氮化镀层的腐蚀电位明显更高(约为+600 mV),腐蚀电流密度比不锈钢基体降低两个数量级,耐蚀效率为99.67%;Cr氮化镀层的RIC为13.7 mΩ·cm^(2),导电性能良好。

渗氮时间对38CrMoAl钢液相等离子体渗氮层组织及性能影响

应用液相等离子体电解渗氮技术,在氨水电解液体系下,探究渗氮时间对38CrMoAl钢液相等离子体渗氮组织与性能影响。采用OM、SEM、XRD对渗氮层的微观组织结构、相组成进行了观察和分析,采用Parstat2273电化学工作站测试了渗层的耐蚀性能,并对渗层显微硬度和耐磨性进行了测试。结果表明:随着渗氮时间的延长,渗氮层中白亮层呈先增加后降低的趋势,扩散层不断增加;试样表面"火山凸起"微区落差和层絮状结构逐渐增大,孔洞分布均匀度降低且孔径逐渐增大,表面粗糙度明显提高;渗氮层最大硬度值逐渐增大,耐磨性能较之未处理试样有显著提升,最大磨损失重量随着处理时间延长而降低;经2、5、10min液相等离子体电解渗氮处理的试样表现出的耐蚀性要高于未经处理试样,其中t=10 min时,耐蚀性最好;经15 min液相等离子体电解渗氮处理的试样表现出的耐蚀性要低于未经处理试样。

甲酰胺浓度对38CrMoAl钢液相等离子电解渗氮过程的影响

采用液相等离子电解渗氮技术,研究了不同甲酰胺浓度对38CrMoAl钢渗氮层组织及性能的影响。利用OM、SEM、XRD观察分析渗氮层的微观组织结构和物相构成,RF-GDOES和Parstat2273电化学工作站分别表征渗氮层的元素分布和耐蚀性,并测试分析了渗层截面的显微硬度。结果表明,随着电解液中甲酰胺浓度的升高,渗氮致密层、白亮层、扩散层厚度呈先增加后降低的趋势,渗氮层最大显微硬度值呈增加的趋势;当甲酰胺浓度升高至70%时渗氮层达到最大,为125μm,白亮层为51μm;渗氮后扩散层硬度值较高,而心部组织硬度较未处理试样提升约2倍;渗氮层表层主要含Fe2N和Fe3N相,扩散层以Fe16N2、FeN相为主,过渡层主要为α-Fe、FeN0.097相;渗氮层的耐蚀性优于未经处理试样。