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脉冲偏压对低温氮化不锈钢表面结构及摩擦学性能的影响 被引量:6

Effect of Pulse Bias on Microstructures and Tribological Properties of Nitrided Stainless Steel
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摘要 采用低温等离子体辅助氮化奥氏体不锈钢316L,能够在不破坏其抗腐蚀性能的同时有效提高不锈钢表面的摩擦学性能,研究了不同脉冲偏压下氮化层的结构和摩擦学性能(硬度、摩擦系数和耐磨性)。采用X射线衍射仪研究了脉冲偏压对氮化层相结构的影响;采用光学显微镜和扫描电镜分别观察了氮化层表面和横截面的形貌,并利用能量色散谱测量了氮化层中氮含量及其分布;基于纳米压痕和摩擦磨损结果,研究了脉冲偏压对氮化层摩擦学性能的影响。结果表明:低温氮化后,不锈钢表面形成一层无氮化物析出的单一过饱和固溶体相——扩展奥氏体γN,晶格常数随偏压的增加由0.359增至0.395nm。当脉冲偏压为-300 V时,氮化层厚度达9.45μm,表面硬度达21.0 GPa,摩擦系数降低至0.09,耐磨性能获得显著提高。 Surfaces of 316 L stainless steel were modified by low temperature plasma-assisted nitriding. The effect of the pulse bias on the microstructures and tribological behavior was investigated with X-ray diffraction,scanning electron microscopy,energy dispersive spectroscopy and conventional mechanical probes. The results show that the pulse bias has a major impact. To be specific,as the pulse bias increased,N-content in the expanded austeniteγN,aprecipitation-free supersaturated solid solution,increased with the lattice-constant increasing from 0. 359 to0. 395 nm; the surface hardness and modulus increased,accompanied by the decreases of the friction coefficient and wear-rate. Nitrided at-300 V,the hardness and modulus of the nitrided layer,9. 45 μm thickened 40. 0%( at.) of N-content,increased up to 21. 0 and 290. 9 GPa,respectively. The friction coefficient decreased from 0. 58 to 0. 09,and the wear-rate was only 1% of that of the substrate.
作者 郭媛媛 滕越 高建波 张鑫 黄选如 谢志文 周艳文 Guo Yuanyuan Teng Yue Gao Jianbo Zhang Xin Huang Xuanru Xie Zhiwen Zhou Yanwen(School of Materials and Metallurgy, University of Scierrce and Technology Liaoning,Anshan 114051, China)
出处 《真空科学与技术学报》 CSCD 北大核心 2017年第9期902-908,共7页 Chinese Journal of Vacuum Science and Technology
基金 国家自然科学基金青年基金项目(51502126 and 51401201) 国家自然科学基金项目(51372109) 辽宁省教育厅项目项目(110000-163-11) 辽宁省百千万项目人才工程资助项目(201571) 辽宁科技大学大学生创新创业项目资助(201710146000190)
关键词 低温等离子体辅助氮化 奥氏体不锈钢316L 扩展奥氏体 硬度 耐磨性 Low temperature plasma-assisted nitriding, AISI 316L stainless steel, Expanded austenite, Hard-ness, Wear resistance
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