欽合金齒輪表面等離子Mo合金化研究.pdf

1、鈦合金具有比強(qiáng)度高、中低溫穩(wěn)定性好、耐腐蝕性能優(yōu)異、生物相容性好等一系列優(yōu)異的特性而廣泛的應(yīng)用于航空航天、生物醫(yī)學(xué)、化工、交通運輸、文體及電子等行業(yè)；但現(xiàn)有鈦合金由于表面承載能力低、耐磨性能差以及特定環(huán)境中耐蝕性低等原因，嚴(yán)重影響了鈦合金結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。材料的磨損及腐蝕很大程度上由表面性能決定，目前國內(nèi)外提高鈦合金耐磨性能的處理技術(shù)主要有電鍍、化學(xué)熱處理、PVD、CVD、激光強(qiáng)化以及等離子表面合金化等。但這些工藝方法存在著膜層薄、

2、提高耐磨性能有限、耐磨層脆、耐沖擊載荷性能差或耐磨層耐蝕性能差等問題。為此，針對鈦合金的表面耐磨處理要求，研究采用等離子表面合金化在鈦合金齒輪表面制各滲Mo鍍層(外部鍍層可以使合金表面完全改性；梯度中問擴(kuò)散層可改善改性層一軟基材之間的協(xié)調(diào)變形能力)，通過在鈦合金齒輪表面制各Mo改性層(Mo和其他合金元素粘著傾向最弱)以克服軟基體表面耐磨涂層易剝落的缺點以及提高其抗燒損性能。在不影響鈦臺金基材性能的情況下，有效提高鈦臺金表面的耐磨性能，這

3、將大步提高鈦合金在工業(yè)應(yīng)用中的使用壽命以及擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域。
　　 本論文是源于863計劃項目“表面高性能鈦合金的制各與性能研究”(2007AA03Z521)。選擇Ti6Al4V舍金作為研究對象，通過在Ti6Al4V合金齒輪表面制備Mo滲鍍改性層的工藝及其對提高齒輪耐磨性能作用的研究，為制備表面高性能鈦合金的應(yīng)用探索一條可行的途徑。論文的主要工作是采用等離子表面合金化技術(shù)在Ti6Al4V合金齒輪表面制備Mo滲鍍改性層，通過提高工件

4、表面的硬度和優(yōu)化承載能力來有效提高鈦舍金齒輪表面的耐磨性能；通過XRD，GDOES和SEM對改性層的組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，利用磨損試驗機(jī)進(jìn)行滑動摩擦和滾動摩擦試騎，檢驗表面改性后的Ti6Al4V臺金的耐磨性能，分析其滑動摩擦和滾動摩擦特性；通過滾動接觸疲勞試驗來檢測其抗?jié)L動接觸疲勞性能；通過模擬實際工況條件來進(jìn)行耐磨性研究，通過齒輪跑合試驗和實際運轉(zhuǎn)試驗來檢測表面改性后的Ti6A14V合金齒輪的實際運行情況，探討改性層對鈦齒輪性能的影響。<

5、br>　　 本文經(jīng)過一系列的實驗和檢測分析，得出以下結(jié)果：
　　 (1)采用等離子表面合金化技術(shù)在Ti6Al4V合金表面進(jìn)行滲Mo，通過工藝控制可獲得厚度達(dá)18μm的由Mo擴(kuò)散層和Mo沉積層構(gòu)成的改性層：
　　 (2)改性層的表面硬度達(dá)1050HK，比Ti6Al4v合金提高了近三倍，且從改性層表面到Ti6Al4V合金基體硬度梯度分布；
　　 (3)滲Mo的Ti6Al4V臺金試樣與調(diào)質(zhì)40Cr配副對磨做滑動和滾動

6、摩擦?xí)r，摩擦狀態(tài)明顯改善，耐擦性能與承載能力部得到顯著提高：
　　 (4)Ti6Al4V臺金的滾動接觸疲勞失效特征是粘者麻點和蝕坑，滲Mo處理能顯著改善Ti6Al4V合金的滾動接觸疲勞性能；
　　 (5)經(jīng)過滲Mo處理的鈦齒輪在跑舍和運轉(zhuǎn)試驗中取得了成功應(yīng)用。
　　 本論文的研究工作，進(jìn)一步豐富了制各表面高性能鈦臺金的方法及理論，為表面臺金化技術(shù)在Ti6Al4V合金齒輪表面的應(yīng)用提供了有益的研究成果。