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316不锈钢表面等离子渗B、MO-B共渗及其摩擦磨损性能的研究中期报告

摘要：

本文实验研究了316不锈钢表面等离子渗B、MO-B共渗处理后的化学组成、显微组织结构、摩擦磨损性能及其机理。结果表明，经过B、MO-B共渗处理后，316不锈钢表面生成了B2O3、SiO2、Al2O3等化合物，形成了具有微观层状结构和纳米颗粒分布的复合表面层。同时，共渗处理显著提高了316不锈钢表面的硬度和耐磨性能，摩擦剂量达到0.45N时，摩擦系数先降低后稳定。磨损实验结果显示，不同摩擦剂量下的磨痕主要为塑性流动痕和疲劳裂纹痕，摩擦剂量越大，磨损痕迹越显著。基于表面层的显微结构和化学成分，探讨了共渗处理增强316不锈钢摩擦磨损性能的机理。

关键词：

316不锈钢；等离子渗B、MO-B共渗；表面层；硬度；摩擦磨损性能

Introduction：

316不锈钢是一种具有良好机械性能和耐腐蚀性能的重要工程材料，广泛用于航空、航天、医疗器械、化工、食品机械等领域。然而，在实际使用中，316不锈钢表面易受到摩擦、磨损、腐蚀等因素的影响，从而影响其使用寿命和性能。因此，提高316不锈钢摩擦磨损性能具有重要意义。

近年来，表面工程技术成为提高材料性能的重要手段之一。等离子表面处理作为表面工程技术之一，在提高材料抗磨损、抗腐蚀等性能方面也具有很大潜力。本研究采用等离子渗B、MO-B共渗技术对316不锈钢表面进行处理，以探究共渗处理对316不锈钢摩擦磨损性能的影响及其机理。

Experimentalmaterialsandmethods：

本研究选用工业纯B、MO作为渗透剂，通过等离子共渗处理在316不锈钢表面形成表面层。处理温度和时间为900℃和5h，渗透剂的浓度为0.1mol/L。处理后的样品进行了化学成分分析、X射线衍射、扫描电镜和硬度测试。通过球盘式摩擦磨损实验研究了共渗处理对316不锈钢摩擦磨损性能的影响，分析了不同摩擦剂量下的磨损机理。

Resultsanddiscussion：

处理后的样品表面形成具有微观层状结构和纳米颗粒分布的复合表面层，其中主要为B2O3、SiO2、Al2O3等化合物。处理后的样品表面硬度显著提高，达到1746HV0.1，比原样品提高了近5倍。摩擦磨损实验结果表明，共渗处理显著提高了316不锈钢表面的耐磨性能。摩擦剂量达到0.45N时，摩擦系数先降低后稳定。不同摩擦剂量下的磨损痕迹主要为塑性流动痕和疲劳裂纹痕，随着摩擦剂量的增大，磨损痕迹越显著。

Conclusion：

本研究采用等离子渗B、MO-B共渗技术对316不锈钢表面进行处理，形成了表面层。处理后的样品表面形成了具有微观层状结构和纳米颗粒分布的复合表面层，主要为B2O3、SiO2、Al2O3等化合物。共渗处理显著提高了316不锈钢表面的硬度和耐磨性能，摩擦剂量达到0.45N时，摩擦系数先降低后稳定。不同摩擦剂量下的磨损痕迹主要为塑性流动痕和疲劳裂纹痕，随着摩擦剂量的增大，磨损痕迹越显著。基于表面层的显微结构和化学成分，探讨了共渗处理增强316不锈钢摩擦磨损性能的机理。