氮化铝（Al N）是一种综合性能优异的新型陶瓷材料,其具有高热导率（320W/m K）、良好的耐腐蚀性、高电阻率、高硬度和耐磨性,在电子电力、机车、航空航天、国防、军工、通讯以及众多工业领域都具有广阔的应用前景和广泛的潜在市场。在铝基体表面形成的Al N层不仅能有效地提高其耐磨性能,而且能够拓展铝在半导体等电子行业的应用。传统制备氮化铝层的方法有直流反应磁控溅射法、化学气相沉积、等离子喷涂法、等离子浸没离子注入法等,这些方法形成的氮化层是直接沉积到基体表面,而等离子氮化法是在基体表面上通过化学反应直接原位形成渗层,结合力更好。等离子氮化法在钢铁表面应用技术已趋成熟,具有渗氮速度快,生产周期短,变形小,渗氮温度低等特点。因此,采用离子氮化法在铝基表面原位形成氮化铝层有着重要的意义。本文以纯铝为研究对象,针对铝表面氧化膜阻止氮原子渗入,难以形成氮化铝层的难题,采用先轰击铝表面去除氧化膜,然后再进行氮化处理,得到了厚度为6～7μm的氮化铝渗层。用XRD、SEM、EDS和三维形貌等方法对轰击后试样表面和离子氮化后的渗层进行分析和测试,并对氮化铝渗层进行了耐腐蚀性和耐磨性能研究。为铝及其合金表面进行离子渗氮处理提供了有效尝试并进行了基础研究。主要结果如下:（1）预处理采用离子轰击方法去除铝表面氧化膜。以氩气和氢气为气源,通过改变轰击气体组成及含量、轰击时间和轰击温度等参数,观察表面氧化膜去除效果。结果表明在Ar:H2=1:1（氩气和氢气的体积流量均为0.25 slm）气氛中,轰击温度为480°C,轰击时间为1.5 h条件下,得到的表面更有利于后期氮化处理。（2）将预处理后的试样,通过改变氮化气体、炉压、氮化的温度和时间等工艺参数,探讨了铝试样表面离子渗氮层形成的影响因素。结果如下:以氮气和氢气混合气体为渗氮气氛,其含量为N2:H2=3:1（氮气和氢气的体积流量分别为0.75 slm、0.25 slm）,炉压为265 Pa,氮化温度480°C,保温24 h时,可得到氮化层厚度为6～7μm的渗氮层,渗层由立方闪锌矿结构的Al N和少量的α-Al相组成,试样表面硬度为213.5 HV。（3）对纯铝和氮化处理24 h后的试样表面进行XPS和EPMA分析,探究了铝基体表面通过化学反应原位形成渗氮层的机理。（4）将不同工艺条件下得到的氮化试样浸入1N HCl中,放置不同的时间,根据其失重量探究其耐蚀性能,进而研究氮化层的腐蚀机理。结果发现在氮化温度480°C,保温24 h氮化工艺条件下,失重量最小。通过SEM观察腐蚀后试样表面形貌可知,表面形成的致密的氮化铝层是提高耐蚀性原因。（5）将不同工艺条件下的氮化试样进行了摩擦磨损实验,发现480°C氮化24 h条件下的试样摩擦系数曲线平稳且数量最小,SEM观察磨损后试样表面磨痕形貌和三维磨痕深度,其表面磨痕窄而浅,表明该工艺下形成的氮化铝渗层具有较好的耐磨性。因此,要提高试样表面的耐摩擦磨损性能,需在铝基表面形成致密且较厚的渗氮层。