钛合金的表面强化技术.pdf

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1、·68·钛合金的表面强化技术马亚芹，杨闯(贵州师范大学材料与建筑工程学院，贵州贵阳550014)摘要：钛合金具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高及良好的生物相容性等优点，被广泛应用于航空航天，船舶制造，生物医学等领域，但其硬度低，粘着磨损敏感，表面耐疲劳和耐磨损性能差等缺点使其应用受到限制。本文综合评述了表面强化技术在钛合金中的应用现状、存在的问题及研究进展。关键词：钛合金表面强化应用研究进展中图分类号：1℃142．45文献标识码：A文章编号：1(102-6886(2011)05-OO68一o3SurfaceStrengtheningTechnologyforTitaniumAlloysMAYaq

2、in，YANGChuangAbstract：Titaniumalloyischaracterizedwithhighspecificstrength，supercorrosionresistance，highthemlostability，goodbiocom—patibility，widelyusedinaerospace，shipbuilding，biologicalmedicine，ete，Whilethepracticalapplicationisrestrictedduetoitsshort—comingssuchaslowhardness，sensitivetoadhesivewe

3、ar，poorwearingandfatigability．Theapplicationsituation，currentquestionsandresearchprospectsofsurfacestrengtheningtechnologyfortitaniumalloysaresummarizedinthispaper．Keywords：Titaniumalloy；surfacestrengthening；application；researchprospects制备方向发展。近年来，提出了表面纳米化的全新概念，0前言制备出具有纳米结构的表层，以改善材料的表面耐磨、疲钛是20世纪50年代

4、发展起来的一种重要的结构金劳性能，腐蚀等性能。属，钛合金因具有高的比强度、优良的耐蚀性、耐高温，良2钛合金表面强化技术的研究现状与进展分析好生物相容性等，已成为新兴的结构和功能材料，但是钛2．1渗氮处理合金的硬度低，一般不超过HV350，导电导热性能差、粘着真空渗氮是在真空条件下，将钛合金加热至一定温磨损敏感，表面耐疲劳和耐磨损性能差。这使钛合金在很度，通入高纯氮气，经过一段时间保温在钛合金表面形成多情况下不能满足实际生产的要求，其应用受到限制。表Ti，N和TiN渗氮层，从而达到提高耐磨性的目的，经过渗面强化技术可以明显提高其表面硬度，经过表面强化后，氮后显微硬度可达HV1000以上。真空渗氮

5、较易实现，成硬度可高达HV1000以上，可明显改善钛合金的耐磨、耐本较低，但是由于真空渗氮对工件整体长期高温加热，容疲劳和耐腐蚀性能，扩大钛合金的使用范围，提高使用寿易造成氮化层开裂或剥落，存在氮化速度慢、渗层薄、渗层命。本文简要的评述了表面强化技术在钛合金中的应用脆等缺点。现状、存在的问题及研究进展。等离子体渗氮是利用辉光放电进行，在等离子体渗1钛合金表面强化技术的发展氮过程中，等离子状态的氮离子被电场加速，撞击工件，离子动能转变为热能，使工件温度升高，同时通过离子冲击从钛中合金元素与表面硬度的关系能够看出，对硬时的溅蚀作用及扩散作用，使氮向工件表面内部扩散，达度影响明显的元素是氮、氧及碳，

6、钛的表面强化技术，总的到氮化的目的。文献[1]选用纯氮、氮一氢混合气体、来看是在钛合金表面形成分布均匀具有一定深度和结合氮一氩混合气体作为氮化源，对1、C钛合金进行了离子氮强度的TiO、TiN、TiC、TiA1N及金属化合物等硬化层。钛化处理，在940oC氮化2h，TC合金表面硬度可提高4倍合金的表面处理大致经历了以电镀、化学镀、热扩散、镀膜左右。等离子渗氮表面硬度好，且硬度均匀，但是成本较为代表的传统强化，发展到等离子体、离子束、电子束等现高，效率低，限制了这种技术在实际生产中的应用。代表面强化技术，目前钛合金的表面强化技术正朝着多种2．2气相沉积技术综合应用以及膜层结构设计即多层复合膜层的

7、研究CVD法是通过气相反应在固态钛基材上沉积出所要·69·求的化合物。可以获得15邱～25』l1的厚度，致密的复48AJ一2Ag材料表面进行了纳米化处理，在合金表面获得合涂层，应用广泛。在钛合金基体上沉积TiC、TiB、Ti(c，了AI，O的纳米结构组织，使钛合金的耐蚀性显著提高。N)等涂层可以极大地提高钛合金的表面性能，获得硬度吕坚等人利用高速喷丸表面纳米化在材料的表面制备高、耐磨性好、耐高温和