γ-TiAl辉光等离子无氢渗碳后的组织及性能研究

利用双层辉光等离子渗金属技术（DGPSAT）对γ-TiAl金属间化合物进行等离子表面无氢渗碳处理，用OM、EDS和XRD分析了渗碳层的显微组织、化学成分及其相组成，测试了其表面显微硬度和耐磨性。结果表明，γ-TiAl经双层辉光等离子渗碳后，其表面形成以XTisC5，TiC，TiAl和C等相组成的合金层，有效厚度约为15μm；渗层与基体结合牢固；渗层成分由袁及里呈梯度分布；摩擦磨损性能也得到了提高。     

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。     

钛表面辉光等离子无氢渗碳的研究

采用双层辉光离子渗碳技术在本底真空度为 5×10-3Pa 的高真空下,用 99.999%的高纯氩气进行无氢渗碳。在整个工艺过程中,没有涉及到氢元素,实现了无氢渗碳。试样材质为 TA1 工业纯钛,用透射电镜(TEM)观察渗层结构;X 射线衍射(XRD)测定渗层的相组成;用 M200 耐磨试验机测定渗碳试样的耐磨性能;渗碳试样的磨痕表面状态用 TR240型粗糙度仪测定。渗碳层厚度大于 100 μm。表面层生成的是 TiC,基体仍为 α-Ti。近表面渗层维氏硬度为 6 000 MPa,表面的硬度远大于此值。摩擦系数 0.11。纯钛经过无氢渗碳后,与未经过处理的纯钛相比磨损量仅为纯钛试样的1/1 592.5。研究得出:钛材经过双辉等离子无氢渗碳后,不仅提高了表面的硬度,同时降低了摩擦系数,因而使耐磨性能得到了大幅度的提高。     

网状双阴极法纯钛表面无氢渗碳的研究

采用网状双阴极法对纯钛表面进行离子无氢渗碳,在纯钛表面形成冶金结合的高硬度合金渗层;硬度检测表明纯钛表面硬度可达1050HK,合金渗层硬度呈梯度分布;辉光放电光电子谱仪(GDS)渗层成分检测结果表明表面含碳量可达29．8％,合金渗层的碳含量也呈梯度分布;划痕试验显示渗层与基体结合好、无剥离现象。     

钛合金表面加弧辉光离子无氢渗碳耐蚀性能的研究

提出一种新的钛合金表面强化方法，利用加弧辉光离子无氢渗碳技术在钛合金表面形成渗碳层。该方法是在加弧辉光离子渗镀技术中引入由高纯石墨制成冷阴极电弧石墨靶，按冷阴极场致发射机制，源源不断地从电弧石墨靶上发射出高能量、高密度、高离化率、高速度的离子流，成功的在钛合金(Ti6Al4V)基材表面形成25—30μm厚的渗碳层，同时避免了氢元素对钛合金造成的氢脆问题。电化学腐蚀试验表明钛合金无氢渗碳后耐蚀性能得到提高，在0．5mol/L的稀硫酸腐蚀介质中，耐蚀性提高7倍多。渗碳后钛合金表面显微硬度达到936(HV)。其中，渗碳层相结构采用XRD进行检测。     

Ti2AlNb基O相合金双辉等离子渗碳层摩擦磨损性能

利用双层辉光等离子表面合金化技术在Ti2AlNb基O相合金表面进行渗碳处理,采用SEM、EDS、XRD、硬度仪及摩擦磨损试验机对其组织成分、元素分布、相组成、硬度及耐磨性能进行研究.结果表明,在Ti2AlNb基O相合金表面形成了约30μm的渗碳层,渗碳层表面硬度为1053 HV0.1,且硬度随渗层厚度梯度递减.渗碳层和基体平均摩擦因数分别为0.4和0.75,渗碳层比磨损率为基体比磨损率的1/17.双层辉光等离子渗碳技术明显提高了Ti2A1Nb基O相合金的耐磨性.     

等离子辉光TiN复合渗镀层结构与性能的研究

利用等离子渗金属技术、尖端放电、空心阴极效应和反应气相沉积技术，在碳钢表面形成具有扩散层和沉积层的新型复合渗镀TiN沉积层＋TiN析出相＋Ti扩散层，并与等离子渗镀TiN，Ti层以及在碳钢基体表面直接用PVD法沉积TiN薄膜的表面形貌、结构、耐蚀性进行了检测和分析。结果表明：等离子渗镀的复合渗镀TiN／Ti层表面为均匀起伏的胞状物，Ti和N原子由表层呈梯度沿基体向内分布，属于冶金扩散层；用等离子渗金属技术等形成的复合渗镀TiN沉积层＋TiN析出相＋Ti扩散层，其表面形貌是为均匀、致密、细小的组织，平均硬度达到2500HV0．1左右，渗镀层厚度达十几微米，TiN层择优取向为（200）晶面；而PVD法直接沉积TiN薄膜厚度较薄，晶粒以不规则形式分布在基体上。在0．5mol／L H2SO4溶液中腐蚀性能表明，复合渗镀TiN沉积层＋TiN析出相＋Ti扩散层的耐蚀性较好。     

钛合金表面辉光无氢渗碳的研究

采用双层辉光无氢离子渗碳技术在本底真空为 5×10-3Pa 的情况下,用 99.999%的高纯氩气对 Ti-6Al-4V 钛合金进行无氢渗碳。检测结构为:渗碳层厚度大于 200μm;表面层有一层以 TiC 为主的沉积层;在渗层中有 TiC 相生成;渗层的近表面硬度为 7 000 MPa;与刚玉球的摩擦力矩大幅度降低。通过研究得出:钛材经过双辉离子无氢渗碳后,不仅提高了表面的硬度,同时降低了摩擦系数,因而使耐磨性能得到了提高。     

TC4钛合金表面渗碳复合TiN(Ti)膜层的抗冲蚀性能研究

硬质膜层能够显著提高飞机发动机钛合金叶片的抗固体颗粒冲蚀性能,现有的软基体/硬膜层体系由于较高的脆性及界面不匹配性很容易被冲蚀,膜基界面极易发生脆性剥落。为了改善硬质膜层的抗冲蚀性能,结合辉光离子扩渗及等离子增强电弧离子镀技术,本文在TC4合金表面制备了具有梯度渗碳及TiN(Ti)膜层的复合渗镀层,并表征了结构对于复合渗镀层性能的影响。结果表明,相对于未强化的TC4基体表面单层TiN及12周期复合Ti/TiN膜层,复合渗镀层的显微硬度及膜基结合强度均同步得到了提高。冲蚀试验结果表明,TC4基体未渗碳前,表面单层TiN膜层呈现出脆性冲蚀开裂机制,12层复合Ti/TiN膜层由于多层复合结构的增韧效应,呈现出层状剥落及“冲蚀窝”损伤形貌。渗碳后,复合渗镀层的抗冲击韧性得到提高,单层TiN膜层在冲蚀条件下的膜基界面脆性开裂明显被抑制。渗碳复合12周期复合Ti/TiN结构的复合渗镀层具有最佳的抗固体颗粒冲蚀性能,表现出明显的韧性损伤机制,冲蚀失重率降低了十余倍。抗冲蚀性能的提高可归结于复合渗镀层较高的表面硬度、界面强度和强韧性匹配。     

不锈钢等离子渗铪并固体渗碳后的高温摩擦性能

目的提高0Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢的抗高温摩擦性能。方法利用等离子渗金属技术在不锈钢表面等离子渗铪,之后进行固体渗碳,在HT-500型球-盘磨损试验机上进行高温摩擦磨损实验,分析其高温摩擦性能及摩擦机制,并与不锈钢基体试样及不锈钢渗铪试样进行对比。结果渗铪试样的渗层厚度约为45μm,渗铪+渗碳试样的渗层厚度达100μm。渗铪+渗碳层弥散分布着许多粒状和短棒状碳化物颗粒,碳化物类型主要为MC型、M7C3型和M23C6型。基材的摩擦曲线波动起伏大;渗铪试样的摩擦系数较大,但磨损微观表现平稳;渗铪+渗碳试样的摩擦系数最小。磨损失重由大到小依次为:基材渗铪试样渗铪+渗碳试样。在300,500℃下,渗铪试样的耐磨性相对基材分别提高至1.47倍和1.94倍,渗铪+渗碳试样分别提高至2.13和2.28倍。基材划痕尺寸宽且较深;渗铪试样的表面硬度提高,且摩擦磨损过程中出现了合金氧化物;渗铪+渗碳试样的表面硬度高,基体韧性好,仅出现了很浅且窄的磨痕。结论通过等离子渗铪及离子渗铪+固体渗碳,均能提高不锈钢表面的抗高温摩擦性能,相比之下,离子渗铪+固体渗碳的效果更好。     

工程机械齿轮的表面改性层及其摩擦磨损性能

为了满足工程机械齿轮高硬度、常温和高温耐磨性的要求,采用双层辉光等离子表面改性技术在齿轮钢基体上制备了W-Mo共渗层,对W-Mo共渗层的成分与显微形貌进行了分析,并与齿轮钢基体和固体渗碳层的硬度和耐磨性能进行了对比分析。结果表明:W-Mo共渗层与基体之间形成了厚度约为3 mm的扩散层,改性层与基体实现了良好的冶金结合,改性层中未见裂纹、气孔或者夹杂等缺陷存在;齿轮钢基体、固体渗碳试样和W-Mo共渗试样中,W-Mo共渗试样的纳米硬度和弹性模量都为最大值,其次为固体渗碳试样;温度为25、350和500℃时,W-Mo共渗试样的平均摩擦因数最小,磨损体积从高至低顺序都为齿轮钢基体固体渗碳试样W-Mo共渗试样,不同温度下W-Mo共渗试样都具有更高的耐磨性能,这主要与W-Mo共渗改性层自身的高硬度以及高温磨损条件下表面会形成一层W、Mo氧化物保护膜而起到减磨作用有关。     

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Ti6Al4V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2～5 h.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.     

钛合金双层辉光离子无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、氮元素分布呈梯度形式;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.     

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Ti6Al4V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2～5 h.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.     

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。     

不锈钢表面TiO2改性层在NaCl溶液中的腐蚀行为研究

利用双层辉光离子渗金属技术，在不锈钢表面形成渗Ti层，渗金属温度为950℃，然后将渗钛试样置于GSL-1600X真空管式高温炉进行热氧化，形成金红石型TiO2改性层，氧化温度为750℃。利用电化学腐蚀系统对改性层及基体在0．5mol，L的NaCl溶液中进行电化学对比实验。实验结果表明，不锈钢表面形成了致密、均匀的TiO2改性层，改性层由沉积层和扩散层组成，厚度约6μm。Ti—O改性层明显提高了不锈钢在0．5mol／L的NaCl溶液中的耐蚀性。     

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。     

纯钛表面等电位空心阴极辉光放电无氢渗碳的研究

在纯钛相变温度下,利用等电位空心阴极辉光放电技术在纯钛表面进行无氢渗碳处理。分别利用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪对试样的表面形貌、成分分布和相组成进行分析;利用摩擦磨损试验仪对试样的摩擦学性能进行研究;利用电化学工作站,在常温静态条件下对试样在3.5%NaCl水溶液的耐蚀性能进行研究;结果显示,经过无氢渗碳处理,在纯钛表面形成了高硬度的合金改性层,改性层的最大厚度是7.5 μm,最大显微硬度是1298 HV0.2,是基体硬度的5.43倍。由于表面硬度的提高,试样的耐磨性能也显著增强,试样的平均摩擦系数是0.312,较原始试样的0.746明显降低。在3.5%NaCl水溶液中,试样的最低年腐蚀速率是原始试样的1/11。因此,在保证基体力学性能的前提下,试样的耐磨耐蚀性能明显提高。     

钛合金表面渗Mo改性层在5%NaCl溶液中的抗腐蚀性能研究

利用双层辉光离子渗金属技术在Ti6Al4V表面渗Mo,对形成的表面改性层的组织、成分及电化学性能进行了测试,并对其在5%NaCl水溶液中的腐蚀性能进行了研究。结果表明,表面改性层由沉积层及扩散层组成,Ti6Al4V经表面改性后,耐蚀性得到提高。     

γ-TiAl合金表面辉光等离子渗Cr层的组织与性能

利用双层辉光等离子表面渗金属技术(DGPSAT)在γ-Tial合金表面进行等离子渗Cr处理,采用OM、SEM、EDS和XRD分析了渗Cr合金层的显微组织、化学成分及其相组成,并测试了其显微硬度分布和耐磨性.结果表明,γ-TiAl合金经双层辉光等离子渗Cr处理后,其表面形成以Al8Cr5、TiAl、Ti3Al、Cr等相组成的合金层,有效厚度约为35μm,渗层与基体结合牢固;渗Cr层组织成分及其横截面显微硬度由表及里均呈梯度分布;其摩擦磨损性能亦得到提高.