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通过对渗氮层相结构的稳定性与气相沉积工艺特性的分析，从热力学和动力学两方面分析了“黑色层”的形成机理。研究认为“黑色层”系由渗氮“白亮层”分解而来。热力学上，渗氮“白亮层”不稳定，在钛离子作用不易于生成ＴｉＮ。当等离子体提供活性钛及离子轰击产生位错和空位时，即从动力学上促进转变发生，形成“黑色层”。同时，“黑色层”能否形成还与气氛氮势、体系温度有关。上述分析可以完满解释文献中有关“黑色层”的实验现象。