鈦合金表面等離子碳氮化工藝及性能研究.pdf

1、鈦及鈦合金是十分重要的結(jié)構(gòu)材料，具有一系列優(yōu)異特性，如比強(qiáng)度高、抗蝕性好、耐熱性好、生物相容性好等，已經(jīng)在航空航天、化工、文體用品、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，鈦合金耐磨性能差，對粘著磨損和微動磨損十分敏感，使鈦合金的應(yīng)用范圍受到了極大限制，特別是嚴(yán)重限制了作為摩擦副運動部件的使用。
　　針對上述問題，本文采用雙輝等離子表面合金化技術(shù)，以石墨為源極，Ti6Al4V為陰極，一定比例的氮氣和氬氣為載氣，在Ti6Al4V表面進(jìn)行等

2、離子碳氮共滲處理，以期很好地解決鈦合金摩擦磨損性能差的問題。
　　采用正交試驗設(shè)計法來優(yōu)選等離子碳氮共滲的典型工藝參數(shù)；用OM，SEM/EDS，XRD分析了Ti(C,N)改性層的顯微組織、化學(xué)成分及其相結(jié)構(gòu)；測試了改性層表面的顯微硬度；研究了改性層在不同滑動速度、載荷以及對磨副條件下的摩擦磨損性能。經(jīng)過反復(fù)試驗研究與探索，得出等離子碳氮共滲的典型工藝參數(shù)為：溫度950~1050℃，源極電壓900~1000V，陰極電壓500~600

3、V，極間距8mm，保溫時間5h，氣壓50Pa，Ar/N2比8:1。在此工藝條件下制備的Ti(C,N)改性層的厚度約為30μm，由化合物層和擴(kuò)散層組成，C、N、Ti元素由表及里均呈梯度變化。XRD衍射結(jié)果表明，改性層物相主要為Ti(C0.3N0.7)；表面硬度最高可達(dá)1452HV0.1，較基體提高了約4倍。球-盤磨損試驗表明，改性層的摩擦系數(shù)與基體的相差不大，減摩效果不理想，但磨損體積、比磨損率較基體均有大幅下降，耐磨性能有很大提高。3.