不同介质对TC4钛合金真空渗氮的影响

作者:杨闯;洪流;马亚芹;刘静;王华 刊名:热加工工艺 上传者:侯玉国

【摘要】为了提高表面硬度和耐磨性,采用不同渗氮介质对TC4钛合金进行真空渗氮处理。采用金相显微镜、X射线衍射、扫描电镜、显微硬度计及耐磨试验机分析了渗氮层的组织与性能。结果表明,TC4钛合金经真空渗氮处理后,可获得由Ti N、Ti2Al N和Ti3Al组成的复合改性层。相同条件下与NH3相比,采用高纯N2渗氮可获得更为致密的氮化物层,表面硬度和耐磨性更高,其表面硬度为1100~1200 HV,有效硬化层深度可达50~60μm。

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《热加 工 工艺》年 月 第 卷 第 期 不 同介质对 钛合金真 空渗 氮 的影响 杨 闻,洪 流,马 亚 芹,刘 静,王 华 (贵 州 师 范 大 学 材料 与 建 筑 工程 学 院。贵 州 贵 阳 ) 摘 要 :为 了提 高表 面硬 度 和 耐 磨 性 ,采 用 不 同渗 氮 介 质 对 钛 合 金 进 行 真 空渗 氮处 理 。采 用 金 相 显 微 镜 、 射 线 衍 射 、扫 描 电镜 、显 微 硬 度 计 及 耐 磨 试 验 机 分析 了渗 氮 层 的组 织 与 性 能 。结 果 表 明 ,钛 合 金 经 真 空 渗 氮 处 理 后 ,可 获 得 由 、 和 组 成 的 复合 改性 层 。 相 同 条 件 下 与 ,相 比 ,采 用 高 纯 渗 氮 可 获 得 更 为 致 密 的 氮 化 物 层 表 面 硬 度 和 耐 磨 性 更 高 ,其 表 面 硬 度 为 有 效 硬 化 层 深 度 可 达 。 关 键 词 :钛 合 金 ;真 空渗 氮 ;组 织 ;性 能 : 中 图分 类 号 : 文 献 标 识 码 : 文 章 编 号 :() ,, ,, (,,,) : ,, , , ,, 幻 , : ; ;; 与 其他 金属 结构 材料 相 比 ,由于钛 合金 具有 很 高 的 比强度 、耐 腐蚀 、耐 高 温 以及 良好 的生 物相 容 性 ,因而 被 广泛 应 用 于化 工 、能 源 、航 空 航 天 和生 物 医学工 程 等领域 。但 钛合 金 表面硬 度 较低 ,属 于活 性很 高 的金 属 。易 和许多 材料 发生 粘着 磨损 ,耐磨 损 性 及耐 疲 劳性差 ,导 致其 使用 寿命 短 ,在很 多情 况下 不 能满 足实 际生 产应 用 的要求 从 而 限制 了它 的应 用 。氮 化 钛是 一种 新 型多功 能金 属 陶瓷材 料 ,具有 高 硬度 、低 摩擦 系 数 、优 异 的化学稳定性 、良好 的生物 兼容性 和导电性等优 点 ,广泛用于机械 、电子 、医学 、装 饰等领域。因此 ,在钛合金 表 面制 备 氮化 钛 改 性层 是 提高 其 表面 硬度 ,改 善其 耐磨 性 ,延长 其使 用 寿 命 ,扩大 其 使用 范 围的有 效措 施 。钛合 金表 面氮 化 物 改 性层 制 备 方 法 常用 的 有 气体 渗 氮 法 、磁 控溅 射 收 稿 日期 :, 基金项 目:贵卅省科学技术基金资助项 目(黔科合丁字 号) 作者 简 介 :杨 (),男 ,贵 州 思 南 人 ,副 教 授 ,博 士 ,研 究 方 向 为 材 料 表 面 改 性 与 强 化 :电 话 :; : 法阎、离子 渗氮法 和 激光 气体 氮化 法 】等 。上述 方 法在 一定 程度 上提 高 了钛合 金表 面 的硬 度 ,改善 了 耐磨 性。但存 在渗层较薄 ,处理时间长 ,与基体结合强 度差等缺点 。如何在钛合金 表 面形 成与 基 体结 合强 度 高 、硬度 高 、耐磨性 好 以及具 有 一定 厚度 的氮 化 钛改 性层 依然 是 目前研 究 的难题 和重点 。真空渗氮可极大 地提高 试样表 面的活性 ,促 进 活 性原 子 的吸 收 ,加 快 渗氮 速度 【。本 文采 用 不 同渗 氮介 质对 钛 合金 进行 真 空渗 氮处 理 。并对 氮化层 的组织 与性能进行分 析 为钛合金 的推广使用提

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