TA2钛合金真空感应碳氮共渗组织及耐磨损和耐腐蚀性能

通过真空感应碳氮共渗技术对纯钛合金(TA2)在900 ℃下进行表面改性处理,并研究了经过碳氮共渗处理后TA2钛合金表面强化层的组织结构、耐磨损及腐蚀性能。结果表明:经900 ℃碳氮共渗处理后,TA2钛合金表面生成了一层以C_0.3N_0.7Ti为主的复合层;表层的显微硬度高达2236 HV0.25,相较于未经碳氮共渗处理的试样提高了约4.4倍;碳氮共渗后试样表现出典型的氧化轻微磨损特征。在模拟体液(SBF)溶液中,碳氮共渗TA2钛合金试样的腐蚀电位向正移动,自腐蚀电流密度明显降低,耐蚀性提高。     

低温离子氮碳共渗温度对AerMet100钢摩擦学性能的影响

研究了不同温度对AerMet100钢渗氮层和氮碳共渗层的显微组织、表面硬度、渗层截面硬度梯度以及耐磨性的影响,并考察了渗层的磨损机理。结果表明,氮碳共渗层相较于渗氮层表面生成的化合物更加细小,表面更加平整光滑;离子渗氮、离子氮碳共渗处理都可显著提高AerMet100钢的表面硬度;随着温度的增加,共渗层厚度也明显增加;氮碳共渗层比渗氮层具有更低的摩擦因数,在共渗温度为480 ℃时氮碳共渗试样具有最低摩擦因数和磨损率,表现出最佳的耐磨性。渗氮层的磨损机理为氧化磨损和表面疲劳磨损,氮碳共渗层的磨损机理为氧化磨损、磨粒磨损以及表面疲劳磨损。     

锆合金表面渗氮层对TiAlN涂层结合力的影响

对锆合金基材表面分别进行离子渗氮和气体氮碳共渗,然后采用多弧离子镀技术在锆合金渗氮层表面制备Ti Al N涂层,并与锆合金基材表面直接制备的Ti Al N涂层进行对比,研究渗氮层对涂层结合力的影响。用立式万能摩擦磨损试验机进行摩擦磨损试验;用显微硬度计测试显微硬度;用洛氏硬度计进行压痕试验;用划痕仪测试膜基结合力。试验结果表明:锆合金经过渗氮处理其表面摩擦因数保持稳定;表面硬度和膜基结合力均有所提升,且气体氮碳共渗后的表面硬度和膜基结合力比离子渗氮略高。     

304 不锈钢低温离子渗氮及氮碳共渗处理

目的研究304不锈钢离子渗氮层和氮碳共渗层的组织、硬度及耐磨、耐蚀性能,并考察渗层的磨损机理。方法利用离子渗氮及氮碳共渗工艺在304不锈钢表面获得硬化层,利用XRD,OM及共聚焦显微镜、显微硬度仪、电化学测试仪,分析处理前后渗层的组织、相结构及渗层的硬度及耐磨耐蚀性能。结果 304不锈钢氮碳共渗和渗氮层主要为S相层,在相同工艺条件下,氮碳共渗工艺获得的渗层为γN+γC的复合渗层,且厚度大于单一渗氮层。渗氮层和氮碳共渗层硬度约为基体硬度的3.5倍。在干滑动摩擦条件下,氮碳共渗层比渗氮层具有更好的耐磨性能;渗氮层的磨损机理为磨粒磨损的犁沟效应和断裂,氮碳共渗层的磨损机理为磨粒磨损的犁沟和微切削。电化学测试表明,渗氮层和氮碳共渗层的耐蚀性能均优于基体。结论 304不锈钢在420℃进行离子渗氮和氮碳共渗处理后,硬度和耐磨性能可大幅提高,且氮碳共渗处理效果更佳。     

纯钛TA1化学气相沉积表面改性层的耐磨性能研究

为提高TA1表面的耐磨性能,在TA1表面采用化学气相沉积(CVD)表面处理.用X射线衍射的方法测定了改性层的物相,使用显微硬度计测定了改性层和基体的硬度,在往复式滑动磨损试验机上进行磨损试验,通过扫描电子显微镜分析磨痕形貌.结果表明,TA1经过CVD处理,表面由α-Ti、Ti2N及TiN组成,显微硬度为989hV0.025.干摩擦条件下,经化学气相沉积处理的TA1材料的表面改性层的耐磨性得到了明显提高.     

钛材表面无氢式一次性形成金属碳化物新方法

发明了1种能够在钛材表面无氢式一次性形成金属碳化物的三栅极离子渗镀新方法。系统工作时所产生的等离子从空隙处直接奔向工件待处理表面，从而无氢式一次性在金属材料表面形成由镀层、或扩散层或渗镀层构成的金属碳化物表面改性合金层。利用该方法在纯钛(TA2)基材表面进行了一次性无氢式渗碳和C，Mo共渗的试验。试样的x射线衍射分析(XRD)、辉光放电分析(GDA)等测试结果表明，在钛基表面形成了具有金属碳化物及碳扩散次层的渗镀合金层，渗镀成分呈现明显的梯度分布，厚度在20μm以上，最高硬度可达13000MPa。     

双相不锈钢低温离子硬化处理工艺

采用低温离子渗氮和氮碳共渗对双相不锈钢进行试验,利用显微硬度计、光学显微镜、X射线衍射仪分别研究了表面硬度、硬度梯度、表面脆性、硬化层横截面显微组织、硬化层结构。结果表明,低温离子渗氮和氮碳共渗后硬化层的性能(表面硬度、硬化层厚度、显微组织、物相结构)变化规律大致相同:随着处理温度的提高或者时间的延长,表面硬度和硬化层厚度不断提高,但最后趋于平缓;表面脆性略有增加。     

用空气和汽油进行离子氮碳氧多元共渗

研究了40Cr钢空气/汽油离子氮碳氧多元共渗工艺,利用光学显微镜、显微硬度计、X射线衍射仪和扫描电镜分析了渗层组织、表面硬度、相组成和截面形貌,讨论了空气和汽油的比率对渗层组织、相组成及显微硬度分布的影响.试验结果表明,40Cr钢空气/汽油离子氮碳氧多元共渗是可行的;离子氮碳氧多元共渗的渗层硬度和厚度随着汽油/空气比例的增加而增加,试样表面的相组成随着气氛的变化而变化,并且氧能促进共渗.     

工业纯铁的氮碳钛离子共渗工艺

针对氮、碳二元离子共渗电磁纯铁的渗氮层硬度低、耐磨性差的问题,采用氮、碳、钛三元离子共渗的方法对其进行表面改性处理。结果表明,在相同渗氮工艺下,海绵钛的加入,有效地提高了渗氮层的表面硬度;在520 ℃共渗8 h时,测得渗层硬度最高可达513 HV0.05。但是三元离子共渗降低了纯铁的磁性能,尤以低磁性能降低较多,稍低于GB/T 3656—2008要求,中磁性能与高磁性能仍满足标准要求。     

SKD11钢的离子氮碳共渗工艺及其稀土催渗研究

为了探究SKD11钢的优化氮碳共渗工艺,对SKD11钢在530℃不同共渗时间、不同炉内气压、NH3/CO2不同气氛比值情况下的离子氮碳共渗进行了研究.运用XRD、SEM、显微硬度、摩擦磨损试验,对材料的显微组织、显微硬度和耐磨性进行了分析.试验结果表明:对于冷作模具钢SKD11,时间为10 h、NH3/CO2为10∶1、炉内气压为500～700 Pa时,氮碳共渗效果相对最好.另外,在上述优化工艺基础上,随着稀土La的加入,渗层变厚且渗层与基体结合更致密,表层到心部的硬度梯度更小,氮碳共渗效果更好.     

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。     

TA2钛板掺杂钒离子渗碳层的耐腐蚀性能

为提高钛基双极板的耐腐蚀性能和导电性,在TA2纯钛的表面进行双辉离子渗碳,另外为降低渗碳温度,在渗碳过程中掺杂钒。使用扫描电镜和能谱分析、X射线衍射对改性层的组织结构、化学成分、物相组成进行研究,并测得改性层的界面接触电阻率、耐腐蚀性能。结果表明,在优化的制备工艺参数下,在TA2表面生成结构致密的TiC改性层、钒掺杂渗碳改性层。当压实力为140 N/cm²时,730℃下制备的钒掺杂渗碳改性层、850℃下制备的TiC改性层、TA2基体的界面接触电阻率分别是1.17、3.66、14.71 mΩ/cm²。在模拟双极板的工作环境中,测得730℃下制备的钒掺杂渗碳改性层、850℃下制备的TiC改性层的自腐蚀电流密度分别是5.238、7.563μA/cm²,均比TA2基体的腐蚀电流密度低1个数量级。在离子渗碳的过程中掺杂钒可以有效降低渗碳的工艺温度,并且提高TA2基体的导电性和耐腐蚀性能。     

纯钛和钛合金在人工唾液中的复合微动磨损行为(英文)

在改进后的液压伺服双向微动磨损试验机上实现双向微动。在人工唾液环境中,对TA2纯钛和Ti6Al7Nb合金在6 mm/min的加载速度下以不同接触倾角(45°和60°)和不同最大外加载荷(200~400 N)条件下进行复合微动磨损实验。详细研究循环垂向力和倾斜角的影响。结合动力学分析与微观检测结果显示:磨痕和塑性变形累积呈现强烈的非对称性。在人工唾液环境中和相同实验参数下,Ti6Al7Nb合金比TA2纯钛具有更好的抗磨损性能,并随着倾斜角度的增加和外加载荷的降低,磨损相应减轻。TA2纯钛和Ti6Al7Nb合金在人工唾液环境中的复合微动磨损机制是磨粒磨损、氧化磨损和剥层。     

热氧化对TA2耐磨和耐蚀性能的影响

选取TA2工业纯钛为研究对象进行热氧化处理,研究热氧化处理后试样表层物相构成、显微硬度、耐磨性和在浓盐酸中的耐腐蚀性。结果表明,热氧化后TA2表面形成了金红石型TiO2氧化膜,TiO2氧化层厚度随热氧化温度升高而增加;表层显微硬度随热氧化温度升高而提高。热氧化使TA2耐磨性和在36%～38%浓盐酸中耐腐蚀性明显改善,其中700℃为改善TA2耐磨性和耐蚀性的最佳热氧化工艺。     

20CrMnTi钢压辊深层稀土硼碳氮共渗

对20CrMnTi钢深层稀土硼碳氮共渗工艺进行了研究，并对其共渗层的组织、硬度及耐磨性和耐腐蚀性能进行了测试与分析。结果表明，与碳氮共渗工艺相比，深层稀土硼碳氮共渗层的硬度、耐磨性和耐蚀性明显提高。将其应用于20CrMnTi钢粮机压辊，模具寿命提高了40％，取得了较好的经济效益。     

Ti13Nb13Zr 合金离子氮化层的摩擦磨损性能研究

目的提高医用钛合金的耐磨损性能。方法应用等离子渗氮技术在Ti13Nb13Zr基材上制备改性层,并对改性层组织、成分及硬度进行测试。利用往复磨损试验机研究改性层在干摩擦条件下的摩擦磨损性能,并与未处理的基材进行对比。结果 Ti13Nb13Zr合金表面经渗氮后形成致密均匀的改性层,硬度高达1110HV0.025,改性层的磨损体积约为基材的1/23。结论等离子渗氮技术有效地改善了Ti13Nb13Zr合金的摩擦磨损性能。     

Tribological evaluation of diamond coating on pure titanium in comparison with plasma nitrided titanium and uncoated titanium

Titanium alloys are characterized by poor tribological properties, and the traditional use of titanium alloys has been restricted to nontribological applications. The deposition of a well adherent diamond coating is a promising way to solve this problem. In this study, the tribological properties of diamond-coated titanium were studied using a pin-on-disk tribometer, and the results were compared with those of pure titanium and plasma nitrided titanium. The tribological behavior of pure titanium was characterized by high coefficient of friction and rapid wear of materials. Plasma nitriding improved the wear resistance only under low normal load; however, this hardened layer was not efficient in improving the wear resistance and the friction properties under high normal load. Diamond coating on pure titanium improved the wear resistance of titanium significantly. Surface profilometry measurement indicated that little or no wear of the diamond coating occurred under the test conditions loads. The roughness of the diamond coating was critical because it controlled the amount of abrasive damage on the counterface. Reducing the surface roughness by polishing led to the reductions in both the friction and wear of the counterface.     

18─8型不锈钢固体法氮碳共渗的研究

研究了18-8型不锈钢固体法氮碳共渗渗剂的组成、工艺、渗层显微组织、渗层深度、硬度以及耐磨性。     

High frequency and low voltage plasma immersion ion implantation of nitrogen on industrial pure iron at different Rf power

Traditional plasma ion immersion implantation (PIII) can effectively improve material mechanical property and corrosion resistance. But the modified layer by PIII is too thin for many industrial applications. High frequency and low voltage plasma immersion ion implantation (HLPIII) has advantages of PIII and nitriding. Comparing with traditional ion nitriding, HLPIII can obtain higher implantation energy and create a thick modified surface layer. In the present paper nitriding layers were synthesized on industrial pure iron using high frequency and low voltage plasma immersion ion implantation with different RF power (400 W, 600 W, and 800 W). The microstructure of the nitriding layers was characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The mechanical properties such as microhardness and wear resistance were analyzed using HXD1000 microhardness and CSEM pin-on-disk wear testing machine. The anodic polarization characteristics were measured in a 0.9% NaCl solution at room temperature to examine the corrosion resistance of the nitriding layer. The results reveal that Fe₂N, Fe₃N and Fe₄N coexist in the nitriding layer. The nitriding layer is a corrosion protective coating on industrial pure iron in 0.9% NaCl solution. The hardness, wear resistance and corrosion resistance of the nitrided layers on industrial pure iron increase with RF power.