AISI 316奥氏体不锈钢等离子体源渗氮及其耐磨抗蚀性能

目前,对AISI 316奥氏体不锈钢单一面心结构γΝ相改性层耐磨抗蚀性能的报道差异较大,有些甚至相互矛盾。采用等离子体源渗氮技术,于450℃,6 h改性AISI 316奥氏体不锈钢,获得了厚度约为17μm、峰值氮浓度20%(原子分数)、最大显微硬度1 510 HV0.1 N、单一面心结构的γΝ相改性层。分别采用WTM-2E球盘式磨损仪和PARSTAT2273电化学工作站,研究了干摩擦条件下γN相/Si_3N_4陶瓷球的摩擦磨损行为和在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为,揭示了γN相改性层的耐磨抗蚀机理。结果表明:γΝ相改性层的磨损机制由原不锈钢的黏着磨损转变为氧化磨损,摩擦系数由0.88降低至0.65,磨损体积由0.13 mm^3降低到9.50×10-3mm^3,耐磨性能显著提高;γΝ相改性层阳极极化曲线未发生点蚀击穿过程,容抗弧直径增大,相位角平台变宽;采用等效电路Rs-(Rct//CPE)拟合的电荷转移电阻Rct由原不锈钢的1.006×105Ω·cm^2增至1.377×106Ω·cm^2,计算的双电层电容Cdl由88.4m F/cm^2降低至77.8 m F/cm^2,抗蚀性能明显得到了改善。

γ_N相/Si_3N_4陶瓷球摩擦副在干摩擦条件下的磨损机制转变图

采用等离子体源渗氮技术在AISI 316奥氏体不锈钢表面制备γN相层.研究了γN相层/Si3N4陶瓷球摩擦副在球-盘式磨损仪、载荷2-8 N、滑动速度0.15-0.22 m/s干摩擦条件下的磨损行为,基于详细的磨痕表面和磨屑显微分析,通过响应面分析法建立γN相层在此状态下的磨损机制转变图.结果表明：γN相层在低载荷下的磨损机制主要是氧化磨损;而在较高载荷下的磨损机制主要是塑性变形和磨粒磨损.

γ_N相在硼酸缓冲溶液中的腐蚀与钝化性能

采用等离子体源渗氮技术在304L奥氏体不锈钢表面制备高氮面心结构的γ_N相层,利用阳极极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)研究γ_N相在pH=8.4硼酸缓冲溶液中的腐蚀行为。结果表明:γ_N相的阳极极化曲线呈现出自钝化-过钝化溶解过程,自腐蚀电位Ecorr较原始不锈钢提高了75mV,维钝电流密度Jp降低近一个数量级,耐蚀性能明显提高。与原始不锈钢钝化膜相比,γ_N相钝化膜的EIS容抗弧直径及|Z|值增大,相位角平台变宽,其电荷转移电阻Rct增至1.064×107Ω·cm2,双电层电容Cdl降至65.4μF/cm2,说明γ_N相钝化膜更致密,表现为近电容特性。随着浸泡时间增加,γ_N相钝化膜的Rct稳定在107Ω·cm2量级,具有良好的稳定性。

γ_Ν相在硼酸溶液中钝化膜的组成及其半导体特性研究

采用等离子体源渗氮技术在AISI 304L奥氏体不锈钢表面制备高氮面心结构的γ_Ν相层。利用AES和XPS分析了γ_Ν相层在p H值为8.4的硼酸溶液中钝化膜的化学组成,借助Mott-Schottky方程分析了γ_Ν相层钝化膜的半导体特性。结果表明:γ_Ν相层钝化膜具有双层结构,外层由Fe、Cr氢氧化物和氧化物构成,呈现出n型半导体特性;内层主要以Cr2O3为主,呈现出p型半导体特性,并且N以Fe Nx和Cr Nx形式存在于钝化膜内。与原始不锈钢钝化膜相比,γ_Ν相层钝化膜内施主浓度和受主浓度更低,平带电位负移,说明其钝化膜致密性更好,腐蚀速率更低。