純鈦及Ti6Al4V合金表面雙層輝光離子滲Zr及Zr-N共滲改性層的組織結(jié)構(gòu)及摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、鈦合金具有比強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好、耐蝕性能優(yōu)異等特點(diǎn)，但由于摩擦系數(shù)大、耐磨性差，極大地限制了它們的應(yīng)用范圍。利用表面處理技術(shù)在鈦合金表面形成改性層是提高其摩擦學(xué)性能的重要手段。雙層輝光離子滲金屬技術(shù)應(yīng)用于鈦合金表面改性，可有效提高其摩擦學(xué)性能。本文利用雙層輝光離子滲金屬技術(shù)，在純鈦及鈦合金Ti6Al4V表面形成滲Zr及Zr-N共滲改性層，其中純鈦基體和Ti6Al4V基體改性層形成溫度分別為960 ℃和990 ℃，對(duì)改性層的組織結(jié)構(gòu)、顯微

2、硬度、摩擦磨損性能進(jìn)行了較系統(tǒng)的分析研究，研究結(jié)果如下：
　　 (1)改性層的組織成分及相結(jié)構(gòu)：滲Zr及Zr-N共滲后純Ti及Ti6A14V表面均形成了均勻致密的改性層，改性層中滲入元素成分含量呈梯度分布，改性層為擴(kuò)散層。Ti6Al4V基體滲Zr試樣改性層表面生成了α-Ti、α-Zr、β-Zr和TiZr合金；Zr-N共滲試樣改性層主要由鈦-氮化合物Ti4N3，Ti2N和鋯-氮化合物ZrN，Zr3N4的高硬質(zhì)相組成。
　　

3、 (2)改性層的顯微硬度：滲Zr及Zr-N共滲均強(qiáng)化了純Ti及Ti6A14V基體表面，使硬度從基體到表面由低到高呈梯度分布，提高了基體的承載能力及改性層與基體間的結(jié)合強(qiáng)度。對(duì)純Ti及Ti6Al4V進(jìn)行滲Zr處理，表層硬度略有提高。在氮?dú)辶髁勘葹?/1時(shí)，對(duì)純Ti進(jìn)行Zr-N共滲處理，試樣改性層表層最高硬度為815HK0.01；對(duì)Ti6Al4V進(jìn)行Zr-N共滲處理，氮?dú)辶髁勘确謩e為1/2、1/1和2/1，試樣改性層表層最高硬度在813HK