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等离子体基低能离子注入技术是一种低温、低压表面改性技术,具有“低能离子注入+同步热扩散”的主要传质机制,能够实现对离子能量、离子注入剂量和离子注入剂量率的独立控制,具有高的渗氮效率和工艺稳定可靠性。这项技术可以有效地改善目前广泛工业化的等离子体热扩散处理工艺,在工业领域取得广泛发展。在350-550℃、0.63mA/cm2,4h等离子体基低能氮离子注入AISI420马氏体不锈钢,获得了层厚为80-110μm的含氮改性层,氮过饱和浓度为30%(原子分数),改性层的硬度达到了HV0.25N12-16GPa。350℃时,改性层中α-Fe(N)和γ’-Fe4N相含量较多,有少量CrN相析出；450℃时,改性层以α-Fe(N)和CrN相为主,γ’-Fe4N较少；550℃时,改性层以γ’-Fe4N相为主,CrN相较多,α-Fe(N)相较少。不同深度改性层XRD分析表明,350℃时,距表面30μm、70μm和100μm改性层均仅由α-Fe(N)和CrN两相组成。450℃和550℃时,距表面30gm和70μm改性层由α-Fe(N)和CrN两相组成,距表面100μm改性层由单一的α-Fe(N)相组成。在450℃、0.44mA/cm2和0.63mA/cm2,4h等离子体基低能氮离子注入AISI420马氏体不锈钢。束流密度为0.44mA/cm2时,获得了层厚约为12μm、具有单一εN相结构的改性层,改性层表面氮峰值浓度达到35-40at.%,表面硬度为HV0.25N15.8GPa,表面粗糙度为0.090μm；束流密度为0.63mA/cm2时,获得了层厚为90μm,由γ’-Fe4N、 α-Fe(N)和CrN相组成的改性层,改性层氮浓度约为30at.%,表面硬度约为HV0.25N14GPa,改性试样的表面粗糙度增加至0.221μm。