Die Leistungsmerkmale von Legierungsnitriden spiegeln sich hauptsächlich in ihren physikalischen, chemischen und funktionellen Eigenschaften wider, wie folgt:
Physikalische Eigenschaften
Hohe Härte und Verschleißfestigkeit: Legierungsnitride (wie ε-Fe₂₋₃N) haben eine hexagonale Kristallstruktur, eine Dichte von etwa 5,8 g/cm³ und eine hohe Härte, wodurch sie für verschleißfeste Materialzusammensetzungen geeignet sind.
Magnetische Eigenschaften: ε-Fe₂₋₃N zeigt bei Raumtemperatur Ferromagnetismus mit einem hohen magnetischen Moment.
Thermische Stabilität: Legierungsnitride behalten ihre strukturelle Stabilität bei hohen Temperaturen bei und weisen eine gute thermische Stabilität auf.
Chemische Eigenschaften
Korrosionsbeständigkeit: Legierungsnitride (wie Fe₆N₂) sind wasserunlöslich und beständig gegen Säuren, Laugen und andere Chemikalien, wodurch sie für korrosive Umgebungen geeignet sind.
Oxidationsempfindlichkeit: ε-Fe₂₋₃N wird in Gegenwart von Sauerstoff leicht zu Stickoxiden oxidiert und erfordert eine versiegelte Lagerung.
Funktionelle Eigenschaften
Katalytische Aktivität: Nitridlegierungen zeigen eine hervorragende Leistung bei der Fischer-Tropsch-Synthese, der Ammoniaksynthese und der OER-Elektrokatalyse. Nanoskalige Materialien können auch in der Magnetohydrodynamik und in Superkondensatoren eingesetzt werden.
Permanentmagnetpotential: Eisen-Stickstoff-Permanentmagnete (wie Fe₆N₂) gelten aufgrund ihrer hohen magnetokristallinen Anisotropie und geringen Kosten als Kandidatenmaterialien für den Ersatz von Seltenerd-Permanentmagneten, aber die Probleme des Koerzitivkraft- und Remanenzgleichgewichts müssen angegangen werden.
Anwendungen in der Oberflächentechnik: Nitrierbehandlungen (z. B. Gasnitrieren) können die Oberflächenhärte (bis zu HV950–HV1200), die Verschleißfestigkeit und die Ermüdungsfestigkeit von Stahlteilen verbessern, sodass sie für Motorkurbelwellen, Formen usw. geeignet sind.
Vorbereitung und Strukturmerkmale
Einstellbare Phasenstruktur: Nitridlegierungen enthalten mehrere Phasen (wie Fe₂N, Fe₃N, Fe₄N, Fe₆N₂) und ihre Leistung kann durch Steuerung der Herstellungsbedingungen optimiert werden. Eigenschaften der interstitiellen Legierung: Der relativ große interatomare Abstand der Eisenatome (0,28–0,30 nm) begünstigt die Diffusion von Stickstoffatomen.
