Ti-Cu表面阻燃钛合金研究

利用双层辉光离子渗金属技术，在Ti-6Al-4V的表面渗入Cu元素，在其表面形成Ti-Cu阻燃合金层。阻燃合金层的成分及硬度呈梯度分布，显微组织为基体组织加弥散分布的Ti2Cu金属间化合物。初步阻燃试验证明，渗铜合金层起到了预期的阻燃效果。     

双辉离子W、Mo、Ti三元共渗特性研究

采用双层辉光离子渗金属技术，对工业纯铁、20钢、45钢和T8钢进行了W、Mo、Ti离子三元共渗，着重探讨了Ti的渗入特性。结果表明，渗层成分、组织因工艺条件不同而异，典型组织为合金沉积层、合金铁素体和合金珠光体。在同样工艺条件下钛元素不易渗入，在渗层中浓度较低，但通过工艺参数和源极成分的合理调整，可获得约2％Ti，W、Mo浓度与高速钢类似的合金铁素体层，为含钛表面冶金高速钢的制备提供了必要条件。     

双辉等离子表面冶金耐腐蚀钢板工程化项目讨论会在京召开

双辉等离子表面冶金耐腐蚀钢板工程化项目讨论会于2013年1月22日在北京钢铁研究总院召开。出席会议的专家有:原冶金部科技司副司长、北京钢铁研究总院高温合金研究所原所长王燚教授,原冶金部科技司军工     

双层辉光等离子表面冶金技术

在离子渗氮技术的基础上,发展了双层辉光离子渗金属技术.该技术已成功地将固态合金元素如Ni, Cr, Mo, W, Ti, Al, Nb, Zr以及它们的组合渗入金属材料表面,形成一系列高硬度、耐磨、抗腐蚀合金层.例如在钢铁材料表面形成高速钢和镍基合金;在钛合金表面形成阻燃及耐磨合金等.该技术已获美、英、加等多国专利.本文简要介绍双辉技术的基本原理、主要工艺参数、主要研究结果和应用等.     

钛合金双辉等离子表面合金化研究进展

综述了基于钛合金的双层辉光等离子单元渗技术、多元渗技术的研究进展以及应用实例,目前主要包括等离子渗铬、渗铝、渗钼、渗镍等。     

Ti-6AI-4V钛合金的等离子W-Mo共渗

采用双层辉光等离子表面合金化技术对Ti-6Al—4V钛合金进行W—Mo共渗，研究了880—1000℃ W-Mo共渗时基体温度对渗层厚度的影响，采用SEM和XRD观察、检测渗层组织结构和相组成。结果显示，Ti-6Al—4V合金的W-Mo渗层组织良好。纳米压痕试验结果表明，合金渗层硬度高于基体。     

γ-TiAl表面双辉等离子W-Mo合金化对其氧化行为的影响

目的研究W-Mo表面合金化对γ-TiAl合金抗高温氧化性能的影响。方法采用双层辉光等离子合金化技术在γ-TiAl合金表面进行W-Mo合金化,通过恒温氧化试验评价改性层的抗氧化性能,并通过扫描电子显微镜与X射线衍射仪对氧化膜表面及截面形貌和相组成进行分析。结果使用双层辉光等离子合金化技术可以在γ-TiAl表面制备出W-Mo改性层,改性层厚度为9μm,最外层为厚约6μm的W-Mo沉积层,而在沉积层与基体之间存在厚约3μm的扩散层。W-Mo改性层均匀、致密,基体与改性层之间没有裂纹、孔洞等明显缺陷,扩散层中的元素含量呈梯度分布。在750℃恒温氧化100 h后,γ-TiAl基体的氧化增重为5.306 mg/cm~2,W-Mo改性层的氧化增重为2.578 mg/cm~2,仅为γ-TiAl基体的48.6%。在氧化10、20、50 h后,改性层表面无明显变化,氧化膜层均匀、致密、无缺陷,几乎没有出现剥落现象;氧化100 h后,改性层中Mo与W的原子比由3:1降低到了1:2。结论通过双层辉光等离子合金化技术制备W-Mo改性层,能够改善γ-TiAl合金在750℃下的抗高温氧化性能。W-Mo改性层在经过氧化后所形成的氧化膜连续、致密,可以阻碍氧原子向基体内的扩散。但在氧化100 h后,Mo元素的蒸发会破坏氧化膜的完整性,使抗氧化性能有所降低。     

利用双层辉光等离子技术进行镍基耐蚀合金表面合金化的研究

研究了在 2 0钢和不锈钢基材上 ,利用双层辉光离子渗金属技术进行Ni Cr Mo Cu多元共渗表面合金化 ,采用电化学方法对两种基材表面形成的渗层在 5 %HCl中的腐蚀性能进行了测定。结果表明 :在两种基材上都能得到类似于源极HastelloyC - 2 0 0 0合金的表面合金渗层 ,在不锈钢表面上形成的渗层的耐蚀性能接近HastelloyC - 2 0 0 0合金并且优于Alloy 5 9合金 ,在 2 0钢表面上形成的渗层耐蚀性能优于不锈钢Cr18Ni9     

Ti-6Al-4V钛合金的等离子W-Mo共渗

采用双层辉光等离子表面合金化技术对Ti-6Al-4V钛合金进行W-Mo共渗,研究了880～1000 ℃ W-Mo共渗时基体温度对渗层厚度的影响,采用SEM和XRD观察、检测渗层组织结构和相组成.结果显示,Ti-6Al-4V合金的W-Mo渗层组织良好.纳米压痕试验结果表明,合金渗层硬度高于基体.     

TC4合金双辉等离子渗Cr高温氧化行为

研究了双层辉光等离子渗Cr对TC4合金650、750、850℃恒温氧化性能的影响。结果表明：渗Cr后,表面梯度合金层显著提高了TC4合金的高温氧化性能,Ti-Cr互扩散层可有效阻止氧向基体扩散。氧化过程中,Ti、Cr向外扩散形成TiO2/Cr2O3氧化膜,其形态与氧化温度有关。850℃氧化100 h后,渗Cr试样表面形成致密Cr2O3膜,恒温氧化性能优于NiCrAlY热障涂层。     

Plasma surface alloying of titanium alloy for enhancing burn-resistant property

Conventional titanium alloy may be ignited and burnt under high temperature, high pressure and high gas flow velocity condition. In order to avoid this problem, bum-resistant alloying layers were made on the surface of Ti-6Al-4V and Ti-6.5Al-0.3Mo-1.5Zr-0.25Si titanium alloys by using double glow plasma surface alloying technology （DG Technology）. Two typical bum-resistant layers Ti-Cr and Ti-Mo were made by DG plasma chromizing and DG plasma molybdenizing, respectively. Bum-resistant properties were tested by layer ignition method using 2 kW laser machine. Ignition experiments result reveals that the ignition temperature of alloyed layer with Mo and Cr concentration above 10% is about 200℃ higher than ignition temperature of Ti-6Al-4V substrate.     

钛合金双层辉光放电离子无氢渗碳制备工艺研究

采用双层辉光离子无氢渗碳的方法对钛合金进行表面强化处理，提高了钛合金的表面强度，改善了其耐磨性；同时避免了氢脆的产生。研究表明钛合金Ti6A14V双辉离子无氢渗碳合理的工艺参数为：温度880℃~980℃；气压28~40Pa：工件与源极之间距离6～14mm；源极电压600V~800V；阴极电压260V~400V；保温时间2～5h。处理后在钛合金表面形成了高硬改性层，耐磨擦性显著提高。     

双层辉光离子多元共渗中的源极变化

观察了双层辉光渗金属过程中源极溅射后的成分以及形貌 ,利用X射线衍射对源极溅射表面进行了相分析 ,并且用Thermo cale软件进行了相计算。结果表明 :在辉光溅射条件下源极的成分和形貌发生了较大的变化 ,溅射后源极表面主要析出相为 μ相和Laves相 ,用Thermo cale软件热力学相计算结果与X射线衍射结果基本吻合     

双层辉光等离子多元共渗源极成分设计

以工业纯铁表面形成Fe-11W-7Mo-23Co型合金为例,阐述了双层辉光离子多元共渗的源极成分设计思路.通过对工业纯铁表面进行W、Mo、Co多元共渗,探讨了合金元素溅射产额的不同对源极溅射成分的影响.结果表明,双层辉光离子多元共渗时,源极成分设计可以忽略合金元素溅射产额的影响.     

Ti2AlNb基合金表面渗铬层结构及其摩擦学性能

采用双层辉光等离子表面合金化技术对Ti2AlNb基合金进行表面渗Cr处理,结果表明：经过离子渗铬处理后可获得约25μm的表面合金层;渗层中Cr含量随渗层深度呈梯度变化,且由于原子扩散能力的差异,在渗层的不同区域形成不同相,结合XRD和XPS分析技术,证实表层以含Cr2Nb的Laves相和Al8Cr5相为主;渗层硬度值由外层的HV0.11 125逐渐过渡到基体的HV0.1400左右;渗Cr处理后合金室温摩擦因数由原来的0.24降低到0.15,由于硬质Cr2Nb和Al8Cr5相起到支撑载荷的作用,降低粘着磨损,室温磨损率降低60%以上;高温条件下由于氧化和摩擦磨损的共同作用,摩擦因数变化不大,磨损率降低20%。     

双辉离子渗钨钼层渗碳组织的电镜分析

采用双志了子渗金属技术,首先在低碳钢表面渗入合金元素钨、钼,然后作固溶处理,使金属间化合物溶于基体中,接着渗碳,使合金层内形成在碍区弥散、均匀、细小的合金碳化物。经淬及回火后的合金层具有高速钢组织及性能。对渗透了金属层渗碳后的组织进行了电子分析     

Effect of Er incorporation on structural and element distribution of Zr alloyed layers prepared using double glow plasma surface alloying

A special target structure for erbium (Er)-zirconium (Zr) co-deposition is proposed, based on the hollow cathode effect. To study the effect of rare earth on the alloyed layer, Zr-Er alloyed layers with different quantity proportion of Er and Zr elements were prepared on Ti-based substrate using double glow plasma surface alloying. The microstructure and composition of the alloyed layers were analysed by XRD and SEM-EDS. Results showed that Er element grows perpendicular to the Ti-based substrate in the alloyed layers, and it was found that the growth structure had an opposite effect on the diffusion of the Zr element. Interestingly, as the concentration of Er element increases, the addition of Er element to a certain extent affects the crystallisation of the Zr-Er alloyed layer and reduces the diffusivity of the Zr element.