變形TC4合金500℃等離子滲氮及時效研究.pdf

1、Ti6Al4V(TC4)合金經(jīng)表面改性可以提高其耐磨性，滲氮是獲得質(zhì)量穩(wěn)定表面硬化層經(jīng)濟(jì)實用的方法，TC4合金滲氮須在較高溫度下進(jìn)行（800℃以上），因此不可避免會引入較多氫和氧。論文通過預(yù)先固溶處理韌化TC4合金，在室溫下冷軋完成冷變形，之后采用脈沖離子滲氮在500℃進(jìn)行不同時間氮化處理，降低氫和氧的引入。利用OM、SEM、XRD、EDS對氮化TC4進(jìn)行組織結(jié)構(gòu)表征，運(yùn)用硬度分析和摩擦磨損試驗測試氮化鈦合金相關(guān)基本力學(xué)性能和使用性能。

2、
　　實驗結(jié)果顯示：500℃滲氮之后試樣表面呈金黃色，掃描電鏡下為凸起的顆粒。隨著變形量的增大或者滲氮時間延長，氮化物顆粒先增多、長大，之后粗化并減少。時效試樣硬度比來料態(tài)提高90～140HV，一定范圍內(nèi)的變形對摩擦系數(shù)曲線的變化影響不大；時效時間延長，試樣摩擦系數(shù)先小幅減小后趨于穩(wěn)定。滲氮試樣硬度比來料態(tài)提高270～520HV，變形量增大，表面硬度升高，摩擦系數(shù)及磨損率減少；滲氮時間延長，表面硬度先上升后略有下降，摩擦系數(shù)變化程

3、度不大。滲氮試樣磨損機(jī)理為磨粒磨損，磨損率低于時效試樣。滲氮后試樣截面生成Ti3N1.29、TiN0.3以及微量金屬間化合物AlTi3，截面硬度也遠(yuǎn)高于來料態(tài)硬度；時效后內(nèi)部組織為板條狀馬氏體αˊ，球狀α-Ti以及亞穩(wěn)β-Ti；隨著變形量增大，晶粒被拉長程度增大，第二相析出增多；隨著時效時間延長，α相分布彌散但不夠明顯。
　　數(shù)據(jù)分析表明：變形產(chǎn)生的缺陷提供了原子擴(kuò)散的通道，使得低溫下滲氮可以實現(xiàn)，并且在表面生成氮化物，在內(nèi)部生成