TC4钛合金低压渗氮研究.pdf

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1、TC4钛合金低压渗氮研究术蒋泽儒，杨闯，谢敏娣，朱黄晓舟，袁宗军(贵州师范大学材料与建筑工程学院，贵州贵阳550025)摘要：为了提高表面性能，对TCA钛合金进行低压渗氮处理。通过金相显微镜、x射线衍射(XRD)及显微硬度计分析了渗氮层的组织与硬度。结果表明，TC4钛合金经低压渗氮处理后，表面物相由TiN、TiA1N、TiA1和一Ti组成，渗氮温度较低时，渗氮层较薄，硬度较低，随渗氮温度升高，渗氮层厚度增加，表面硬度亦随之增加，温度为820℃时，表面硬度可达800—850HV，硬化层深度为30m一40txm，渗氮温度继续增加，渗氮层组织变得疏松，

2、表面硬度开始下降。关键词：TCA钛合金低压渗氮组织硬度中图分类号：TG146．2文献标识码：A文章编号：1002—6886(2015)02—0081—04StudyonlowpressurenitridingofTC4titaniumalloyJIANGZeru，YANGChuang，XIEMindi，ZHUHuangxia0zhou，YUANZongjunAbstract：Toimprovesiu~aceproperty，TC4titaniumalloyisnitridedunderlowpressurecondition．Themicrost

3、ruetureandhardnessofnitridinglayerisanalyzedbyapplyingX—raydiffraction(XRD)，opticalmicroscopyandmicrohardnesstester．TheresultsshowthatasurfacenitridinglayercomposedofTiN，Ti2A1N，Ti3A1and～Ticanbeobtainedbylowpressurenitridingtreatment．Whennitridingtemperatureislower，thethicknes

4、sofnitridinglayeristhinnerandmicrohardnessislower．Withtheriseoftemperature．themicrohardnessincreases．andthethicknessofnitridinglayerbecomesticker．Thesurfacehardnessis800—850HVandthethicknessofthehardenedlayercanreach30—40txmat820~C．Themicrostructureofnitfideslayergetsloosewhe

5、nnitridingtemperaturefurtherrises，whichcausesthemicrohardnesstodecrease．Keywords：TCAtitaniumalloy；lowpressurenitriding；structure；hardness对比于其他的金属结构材料，钛及钛合金由于2倍，但渗氮时间长达50h以上，渗层厚度仅为4具有优良耐腐蚀、密度小，强度高、耐高温性能好以m。采用普通气体渗氮时，由于氮与钛具有很强的及良好的生物兼容性等优点在航空航天、生物医学亲和力，钛的氮化物具有很高的稳定性，氮难于向内工程及机械制

6、造领域得到了广泛的应用。但钛及其扩散，渗氮时间较长，渗层较薄。本文采用不同温度合金表面硬度较低，耐磨性较差，使用寿命较短，在对TC4钛合金进行低压渗氮处理，以提高钛合金的很多情况下不能满足实际生产应用的要求，从而限表面硬度，加快渗氮速度，缩短渗氮时间，并对渗氮制了它的应用¨-4J。钛的氮化物具有很高的硬度、层的组织与硬度进行研究，为钛合金的使用提供科极低的摩擦系数以及优异的化学稳定性和优良的生学参考物相容性等优点，因此，对钛合金进行表面渗氮改性1实验材料与实验方法处理是提高其表面硬度，改善其表面性能的有效措施J。上海交通大学赵斌等人对1．1实验材

7、料Ti47A12Nb2Cr合金进行了高温气体渗氮，实验材料为TC4钛合金。其化学成分(％)Ti47A12Nb2Cr合金经过940oC渗氮后，表面硬度为为：6．19A1，4．12V，0．03Fe，0．015C，0．130，其余为1286kg／mm，耐磨性与未渗氮试样相比，提高了近ri，从退火态的TC4钛合金棒材上线切割截取试样，M金et属alM材ate料rialsl●2015年⋯第’2一期。面氮化物层及氮的扩散区组成。由于氮与钛具有很时，表面硬度为708．6HV，主要是因为渗氮温度较强的亲和力，普通气体渗氮时，氮原子很难向内扩低，氮原子难于向内扩散

8、，渗层较薄，没有形成氮扩散，形成的氮化物层较薄，渗速较慢。低压渗氮时，散区，因而表面硬度较低。随温度增加，氮化物层增真空阶段钛合金表面吸