时间和电压对TC4合金表面等离子碳氮共渗层的影响

应用液相等离子电解碳氮共渗技术，在NI-GN03、乙醇和甘油组成的电解液体系下，短时间内在TC4合金表面制备高硬度渗层。探索了时间和电压对膜层的硬度、厚度、相组织和微观形貌的影响。结果表明：随着时间的延长和工作电压的提高，渗层的硬度、厚度均有明显的提高，表面粗糙度变大。并得出了TC4合金进行等离子碳氮共渗的理想电压应控制在280V左右。     

TC4钛合金表面等离子体电解氮碳共渗层的特征与耐磨性

利用等离子体电解渗技术,在TC4钛合金表面制备了等离子体电解氮碳共渗(PEN/C)层.试验结果表明:在钛合金表面形成的PEN/C渗层为多孔的Ti(C,N),硬度达到2200 HK0.025.以GCr15钢球为摩擦配副时,渗层几乎没有磨损,而GCr15钢球磨损后的磨屑附着在渗层表面导致渗层磨损质量损失为负值;以ZrO2球为摩擦配副时,摩擦系数减小至0.1～0.15,磨损质量损失仅为钛合金基体的1/5～1/4.钛合金表面PEN/C渗层具有优异的减摩耐磨作用,提高了钛合金的耐磨性能.     

碳氮共渗预处理对渗硼层组织性能的影响

研究了碳氮共渗对16Mn钢渗硼层组织结构和性能的影响。结果表明，碳氮共渗预处理使渗硼层的组织、显微硬度分布、脆性、耐磨性比单一渗硼层有明显的改善。碳氮共渗预处理可以得到具有较强支撑作用的过渡层，从而使耐磨性提高。通过复合渗处理的灰砂砖模板，其使用寿命可提高2～3倍。     

氮碳共渗对4Cr10Si2Mo钢渗层组织和表面粗糙度的影响

对4Cr10Si2Mo钢试样进行快速氮碳共渗,在560 ℃保温30 min渗层可达15μm.电子探针成分分析结果表明,氮浓度分布较为均匀,碳浓度在接近表面处最高,随后在渗层中迅速降低,而Cr、Si、Mo在距渗层的表面一定距离处产生聚集.样品共渗层的表面粗糙度受温度和时间两方面的影响,共渗温度提高到570℃或共渗时间超过35 min,样品表面粗糙度变差.     

不锈钢盐浴氮碳共渗后的组织和耐蚀性

探讨了几种奥氏体钢、马氏体不锈钢经盐浴氮碳共渗处理后共渗层特点,并对进行了测炒锈钢零件选和氮碳共渗工艺提高耐磨性提供了有效的参考。     

RE型活化剂对氮碳共渗渗层性能的影响

研究了RE 型活化剂对45#、40Cr钢氮碳共渗的渗层硬度及深度的影响。结果表明:RE 型活化剂使渗层硬度和深度都得到了很大提高。     

REⅢ型活化剂对氮碳共渗渗层性能的影响

研究了REI型活化剂对45^#、40Cr钢氮碳共渗的渗层硬度及深度的影响。结果表明：REⅢ型活化剂使渗层硬度和深度都得到了很大提高。     

稀土对40Cr钢氮碳共渗渗层性能及组织的影响

研究了稀土对４０Ｃｒ钢氮碳共渗渗层的性能及组织,包括渗层深度,硬度,白亮层和金组织的影响,结果表明,稀土的加入有利于渗层性能的提高和组织的改善。     

稀土在离子氮碳共渗中的作用及对耐磨性的影响

采用光学显微镜、显微硬度计、磨损对比试验等方法,研究了稀土加入量对渗层厚度、硬度及耐磨性的影响,探讨了稀土催渗机理。研究表明:稀土对离子氮碳共渗有明显的加速作用,且存在一最佳值;共渗层耐磨性提高。     

自保护碳氮共渗膏剂的工艺特性研究

研究了一种自保护碳氮共渗膏剂，探讨了该膏剂的自保护机理、碳热变化和碳扩散距离，测定了碳氮共渗层的成分、相组成、显微组织及性能。试验表明，经该膏剂碳氮共渗处理试样的表面硬度、耐磨性及渗速均优于气体碳氮共渗，该工艺适用于工件的局部碳氮共渗。     

The Structure and Mechanical Properties of Cr4Mo4V Steel Treated by PIII Carbonitriding

The composition and structure of PIII(plasma immersion ion implantation)carbonitrided Cr4Mo4V steel were analyzed using X-ray photoelectron spectroscopy(XPS),X-ray diffraction(XRD),optical microscopy(OM)and SEM.The results indicate that the nitride and carbide are dispersion phase precipitation and except formation of compound other implantation atoms dissolve into martensite matrix.The total concentration of carbon and nitrogen is about 30 at%near the surface,and still keeps at about 20 at%even at the depth of 8μm.The effect of treatment temperature,implantation time and ratio of N2 to CH4 on the hardness and wear resistance of carbonitrided layer are investigated.It is found that the hardness of Cr4Mo4V steel increases after treatment.The highest hardness of samples is 22.3 GPa,which is about 1.8 times than initial steel.The dry-wear resistance of the samples is also improved after treatment,and the sample with higher hardness shows the better wear resistance.     

TC4钛合金表面沉积TiCN涂层及其耐磨耐腐蚀性能研究

目的提高TC4钛合金的耐磨耐蚀性能。方法采用双阴极等离子溅射沉积技术在TC4合金表面制备了TiCN涂层。通过XRD表征了涂层的物相组成,并通过SEM表征了涂层的微观形貌。利用声发射划痕仪研究了涂层与基体的结合力,摩擦磨损试验机用于研究TiCN涂层的摩擦磨损性能。用电化学工作站在3.5%NaCl溶液中进行电化学实验。结果所沉积涂层均匀致密,无明显缺陷,涂层由外层厚度约为8μm的TiCN沉积层和其下约4μm厚的过渡层组成。TiCN涂层与TC4基体的结合强度比较高,其结合力达到66.4 N。室温条件下法向载荷相同时,TiCN涂层的磨痕宽度远小于TC4钛合金基体的磨痕宽度。TiCN涂层的比磨损率为(1～2)×10-5 mm~3/(N·m),TC4钛合金的比磨损率为(2～4)×10~(-4) mm~3/(N·m),TiCN涂层的比磨损率较TC4钛合金降低了1个数量级以上,并且对载荷的变化不敏感。TiCN涂层与TC4钛合金基体比较,具有更高的自腐蚀电位和更低的腐蚀电流密度,涂层的腐蚀电流密度为1.57×10-9 A/cm~2,TC4钛合金的腐蚀电流密度为1.35×10-8 A/cm~2,涂层的腐蚀电流密度较钛合金基体小1个数量级。TiCN涂层的EIS阻抗谱容抗弧值也较大。结论双阴极等离子溅射沉积TiCN涂层可以有效提高TC4钛合金的耐磨耐腐蚀性能。     

TA1纯钛离子碳氮共渗改性层耐磨性能研究

对TA1纯钛进行了离子碳氮共渗。用扫描电镜对离子碳氮共渗的TA1纯钛改性层进行了观察。用X射线衍射仪测定了改性层的物相。用能谱仪对改性层作成分分析。用显微硬度计测定改性层的硬度。用SRV摩擦磨损试验机测定摩擦系数,在往复式磨损试验机上进行,磨损试验。结果表明,经离子碳氮共渗的TA1纯钛表面获得了金黄色、均匀的Ti2N／TiN改性层,显微硬度为840HV0．01。碳氮共渗表面改性层能明显提高纯钛TA1的耐磨性。     

纳米ZrO2微粒对TC4合金表面微弧氧化陶瓷膜层耐蚀及耐磨性能的影响

目的 提高TC4微弧氧化表面陶瓷涂层的耐蚀性与耐磨性,并研究ZrO2微粒对涂层性能的影响。方法 在不同配比的硅酸钠、磷酸钠、氢氧化钠混合电解液中,通过微弧氧化技术在TC4钛合金表面制备陶瓷涂层,得到最佳电解液配比。将纳米ZrO2微粒添加到电解液中,以制备复合涂层。通过SEM、XRD、电化学工作站以及往复摩擦磨损试验机,研究不同含量ZrO2对膜层的形貌、相结构、耐腐蚀及耐磨性的影响。结果 随着纳米ZrO2浓度的增加,涂层微孔数量和尺寸都减小,膜层的主要组成相为ZrO2、ZrTiO4、TiO2、Ti2O、Al2O3和SiO2。0.9% NaCl溶液中的电化学极化曲线表明,随着ZrO2浓度的增加,涂层的自腐蚀电位不断提高,但当添加剂的含量达到12 g/L时,自腐蚀电位降低。摩擦磨损实验显示,不含ZrO2陶瓷膜层的比磨损率为1.082×10-3 mm3/(N?m),当ZrO2含量为9 g/L时,其比磨损率为3.489×10-4 mm3/(N?m),是未添加颗粒的32.24%。结论 纳米ZrO2微粒的加入有效提高了陶瓷涂层的耐蚀、耐磨性,特别地,当添加量为9 g/L时,涂层的耐蚀性耐磨性最好。     

TC4 表面等离子 Ni 改性层摩擦磨损研究

目的研究TC4表面等离子Ni改性层摩擦磨损情况,以提高航空用钛合金的使用寿命。方法以近等原子比Ti Ni二元合金作为源极靶材,利用等离子表面合金化技术在TC4表面制备Ni改性层,考察合金层的组织、成分、相结构以及硬度分布,分析Ni改性层和基体的摩擦学性能。结果 Ni改性层主要由Ti2Ni,Ti Ni,Ti等相组成,Ni原子数分数最高为18%;表面硬度高达625HV;改性后的摩擦系数与基体相近,磨痕宽度是基材的1/3。结论 TC4表面等离子Ni改性层耐磨性增加。     

温度和载荷对TC4合金磨损性能的影响

采用MG-2000型销盘式高温磨损试验机对TC4合金在环境温度为25~600℃、载荷为50~250 N时的磨损性能进行了研究。利用SEM、EDS和XRD等对试样磨面和剖面的形貌、成分及结构进行了观察与分析。实验结果表明,在25~300℃,TC4合金的磨损率随着温度的升高而升高。磨面呈犁沟及黏着痕迹,磨损机制为黏着磨损和磨粒磨损。在400℃时,磨面局部被摩擦氧化层所覆盖,磨损率随着载荷的增加缓慢下降,磨损机制为黏着磨损、磨粒磨损和氧化磨损。在500~600℃,磨面大部分被摩擦氧化层所覆盖,磨损率很低且随载荷变化很小,磨损机制为氧化磨损。可见,TC4合金在500~600℃具有优异的耐磨性能。     

晶粒细化对放电等离子烧结TC4合金微动磨损性能的影响

结合高能球磨和放电等离子烧结制备出具有粗晶组织、粗细晶双尺度组织和超细晶组织的TC4合金;采用球-盘微动磨损装置对比研究了这3种显微组织TC4合金在干摩擦条件下的微动磨损性能,分析了晶粒细化对TC4合金摩擦磨损性能的影响。结果表明:随着晶粒的逐步细化,TC4合金的摩擦系数和磨损率逐渐降低。这主要是因为晶粒细化导致TC4合金硬度逐渐提高,并引起磨损机制的转变。粗晶TC4合金的磨损机制为严重的粘着磨损、疲劳剥层磨损和氧化磨损;而双尺度和超细晶TC4合金的磨损机制以磨粒磨损为主并伴随着轻微的粘着磨损和氧化磨损。超细晶TC4合金拥有最高的硬度(HV为4560 MPa),在载荷30 N下具有最低的摩擦系数(~0.76)和磨损率(1.89×10-4mm3·N-1·m-1),说明晶粒细化有助于提高TC4合金的摩擦磨损性能。     

钛合金双层辉光离子无氢碳氮共渗摩擦性能研究

利用双层辉光离子渗金属原理改善钛合金Ti6Al4V的耐摩擦性。使用蜂窝状高纯度固体石墨作为源极，钛合金Ti6Al4V做阴极，一定比例的氩气、氮气作为载气。依靠辉光放电空心阴极效应，溅射出原子、离子状的碳元素，碳、氮元素混合形成等离子体，靠阴极负偏压把碳、氮吸引到Ti6Al4V的表面，依靠轰击和扩散在Ti6Al4V材料表面形成具有特殊物理、化学性能的合金层。X射线衍射检测显示渗层内形成了包含TiC，TiN的硬度相；辉光放电光谱（GDS）检测结果显示，在渗层内碳、氮元素分们呈梯度形式；硬度测试显示渗层硬度由表及里呈现梯度下降，表面硬度提高两倍以上；摩擦磨损检测表明Ti6Al4V材料经无氢碳氮共渗处理后，其粘着现象明显降低，摩擦系数降低一半多，耐磨性大大提高。