基于EET理论的离子氮化层性能研究

摘要：

目的 分析离子渗氮层中Fe-N金属间化合物的价电子结构与渗层性能之间的关系.方法 以45号钢为研究对象,测试45号钢离子渗氮后的硬度、渗层厚度、物相组成、摩擦磨损性能、耐蚀性和力学性能.根据XRD测试结果,应用EET理论,对渗层中的Fe-N金属间化合物相的价电子结构、键能、结合能等进行计算,并分析性能与Fe-N金属间化合物价电子结构之间的关系.结果 渗氮温度为520℃、氮氢流量比为3:1时,渗层的硬度以及耐磨、耐蚀性均最高,但渗层的脆性最高,其冲击吸收功下降至母材的26％.计算结果表明,α-Fe、Fe4N、Fe3N和Fe2N的共价电子密度计算值分别为299.13、367.68、416.45、458.78 nm?3,晶体的平均键合能分别为412.65、444.02、472.48、486.61 kJ/mol,晶格电子密度的计算值分别为133.36、108.58、84.72、81.74 nm?3,晶体的塑性因子分别为76.20、14.75、3.66、3.65.结论 ε相对渗层的塑韧性影响最大,适当降低离子渗氮温度以及氮氢流量比,能够有效减少ε的含量,以改善渗氮件塑性差的问题.

关键词：45钢、离子渗氮、经典电子理论、价电子结构、Fe-N金属间化合物

所属期刊栏目：50

分类号：TG156.8;TB161(金属学与热处理)

资助基金：先进焊接与连接国家重点实验室项目AWJ-21M06

在线出版日期：2021-07-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：298-305