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运用等离子体基低能氮离子注入技术对AISI304奥氏体不锈钢进行表面渗氮处理。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析改性层的表面形貌和相结构;利用电子探针(EPMA)和俄歇电子能谱仪(AES)分析改性层横截面氮原子的浓度-深度分布;利用显微硬度计测量改性前后AISI304不锈钢的表面显微硬度;应用阳极极化曲线、电化学交流阻抗谱(EIS)和Mott-Schottky曲线测量技术综合分析改性前后AISI304不锈钢在3.5%NaCl溶液中的耐点蚀性能。研究结果表明:AISI304奥氏体不锈钢经等离子体基低能氮离子注入后,表面形成单一的γN相改性层;改性层的厚度约为13μm,最高氮原子浓度为32at%,硬度比AISI304奥氏体不锈钢提高了近5倍。在3.5%NaCl溶液中,改性前后AISI304奥氏体不锈钢的阳极极化行为均为“自钝化-点蚀击穿”过程;与AISI304奥氏体不锈钢相比,γN相改性层的自腐蚀电位Ecorr与点蚀击穿电位Ept分别由-305mV和-30mV提高至-155mV和337mV,自腐蚀电流密度Icorr与维钝电流密度Iss则分别由3×10-2μA/cm2和5×10-1μA/cm2降低至3×10-3μA/cm2和5.3×10-2μA/cm2,耐点蚀性能明显提高。用ZsimpWin软件对改性前后AISI304不锈钢在3.5%NaCl溶液中浸泡不同时间后的电化学交流阻抗谱进行拟合,确定的等效电路为R(QR);在相同的浸泡时间下,γN相改性层的钝化膜电阻Rp比AISI304奥氏体不锈钢的提高近1个数量级,代表钝化膜电容特性的Y0值则相应降低;随着浸泡时间的增加,AISI304奥氏体不锈钢和γN相改性层的钝化膜电阻逐渐达到稳定值,AISI304奥氏体不锈钢在浸泡24h时,达到的稳定电荷转移电阻为5.865×104cm2,而γN相改性层在浸泡10h时,电荷转移电阻趋于稳定,其值为3.765×105cm2,γN相改性层的钝化能力及钝化膜的绝缘性增加。改性前后AISI304不锈钢在3.5%NaCl溶液中浸泡1h后形成的钝化膜均具有p型半导体和n型半导体特性;与AISI304奥氏体不锈钢相比,γN相改性层钝化膜的施主浓度、受主浓度及平带电位分别从3.94×1021cm-3、5.59×1021cm-3和-583mV降低至1.22×1020cm-3、6.76×1020cm-3和-614mV,钝化膜的致密性和抵抗Cl-侵蚀的能力显著提高。