渗氮是一种在特定条件下将氮原子渗入到工件表面的化学热处理工艺,主要用于提高工件的表面硬度、耐磨性、耐蚀性和使用寿命。传统的渗氮工艺具有渗速慢和效率低等缺点。为提高渗氮效率,各种催渗技术被不断被开发和应用,均取得了较好的效果。相对而言,稀土催化渗氮技术不但催渗效果明显,还可以细化表面微观组织,显著改善表面性能,其研究一直受到广泛关注。在各种稀土化合物中,钙钛矿型稀土氧化物LaFeO₃在气体渗氮中的催化效果最为明显,然而,其催化效率对渗氮参数异常敏感,为了明确影响LaFeO₃催化性能的因素,本论文在前期研究工作的基础上,专门探讨了低压气体渗氮条件下,气压和氨气流量对LaFeO₃催化行为的影响,明确了LaFeO₃的催化特性和条件。通常钙钛矿结构中的离子掺杂会改变其催化性能。因此,本论文还探讨了离子掺杂和替代对LaFeO₃渗氮催化效果的影响。通过光学显微镜（OM）,透射电子显微镜（TEM）,扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）分析渗氮层的微观结构和相组成。通过显微硬度计测量表层硬度分布、表征渗层厚度,用来评价催化效果。应用X射线光电子能谱（XPS）分析渗层表面的元素分布和化学状态,揭示钙钛矿LaFeO₃的催化行为。研究结果表明LaFeO₃在低压气体渗氮中表现出优异的催化活性,可以提高有效硬化层的深度和表面硬度,改善铁氮相的形成。LaFeO₃的催化效率随着气压、氨气流量的降低而增加,由本实验选取的气压、气流范围:0.01～0.1MPa,0.1～1L/min NH₃,LaFeO₃在0.01MPa气压,0.1L/min氨气流量条件下具有最高的渗氮效率,气压对LaFeO₃催化效率的影响效果比氨气流量更为显著。研究结果还表明Ce、Cr、Ni离子掺杂和替代提高了LaFeO₃的渗氮催化性能。离子掺杂和替代通过改变镧原子的化学状态和增加氧空位浓度来增强反应时的催化活性。LaFeO₃通过加速氨分子的分解和活性氮原子的扩散从而在渗氮表面表现出催化活性。气体压力和氨气流量主要通过改变脱氢反应速率来影响LaFeO₃的催化效率,所以LaFeO₃催化剂在低压和低流量条件下显示出更优异的催化活性。同时,由于低压和低流量可以使渗氮表面保持粗糙状态,有利于氨分子的吸附以及氮势的增加,LaFeO₃的催化活性可以在低压和低流量下具有持久的催化活性。