Q235钢固体粉末渗硼及渗层生长动力学行为

各类材料渗硼工艺不同,硼的扩散也不同,其中有许多现象往往不能定量分析.采用固体粉末法对Q235钢进行了渗硼,得到的渗硼层为锯齿状,垂直于钢表面楔入基体.用sigma Plot 10.0软件对试验数据进行了分析和拟合,得出了渗硼层等厚度图,为制定渗硼工艺提供了依据:利用此图,既可以对设定的渗硼时间和温度预测渗硼层厚度,又可以用一定的固体渗硼厚度值确定渗硼时间和温度.通过动力学研究得到了渗层相组成为单一的Fe2B相硼,在不同温度下的扩散速率常数:K800℃=1.074×10-13m2/s,K850℃=1.622×10-13m2/s,K900℃=3.921×10-13m2/s,平均扩散激活能为134.473 kJ/mol.     

Ti-6Al-4V钛合金固体渗硼法表面改性

对TC4钛合金(Ti-6Al-4V)进行表面渗硼使其表面硬度显著提高.渗硼温度为1000℃到1050℃,渗硼时间为5 h到20h.文内测量和比较了渗硼后钛合金表面的微结构、形貌、相组成等性质,研究了渗硼过程中Ti,Al,V,B等元素的扩散行为.在低温短时间渗硼时,渗硼层厚度仅0.8μm,而在高温长时间渗硼时,渗硼层厚度可达15 μm.实验证明,渗硼层由TiB和TiB2两相组成,并且它们的含量随渗硼温度提高而增加.渗硼层表面主要含TiB2,其显微硬度可达2200 HV0.01,渗硼层内表层主要含TiB,其显微硬度为1100 HV0.01.渗硼层的硬度远高于TC4钛合金的硬度.     

TC4钛合金低温固体稀土-硼共渗

研究了TC4钛合金在950℃低温(β转变温度以下)下进行固体稀土-硼共渗的渗层形貌、物相组成、组织性能及基体相变。结果表明,低温稀土-硼共渗,可使TC4钛合金表面获得实用的渗硼硬化层,由TiB2和TiB双相化合物组成。同1050℃高温稀土-硼共渗相比,低温渗硼层致密均匀无孔洞,而且硬度梯度和脆性得到进一步改善。低温渗硼后TC4基体为等轴组织,性能良好,能有效地防止高温(β转变温度以上)时β相形成粗晶。低温渗硼有效地改善渗层的性能,减小工件畸变。     

TC4钛合金表面TiO_2-PTFE复合膜层的制备

采用特殊的化学及物理处理方法,在钛合金表面制备TiO2-PTFE复合膜层,该润滑膜由硬质阳极氧化膜与低摩擦系数的聚四氟乙烯(PTFE)结合而成,具有较好的自润滑特性。研究了TiO2-PTFE复合膜层的组织形貌、物相组成以及元素组分,讨论了阳极氧化处理工艺和涂覆时间对PTFE涂覆量的影响。结果表明,TC4钛合金阳极氧化后形成了由锐钛相和金红石相双相晶型组成的纳米级TiO2多孔膜,涂覆PTFE后,表面及膜孔处被PTFE聚合体所覆盖。TC4钛合金样品经过不同电压和不同氧化时间处理后,PTFE涂覆量趋于稳定。随着涂覆时间的延长,PTFE涂覆量逐渐增加,在最初5～20min内,涂覆量增加较快,超过20min后涂覆量增加缓慢。     

渗硼剂粒径对钛合金渗硼层组织和性能的影响

采用不同粒径的碳化硼作为硼源,以氧化铈作为催渗剂,在非惰性气氛保护下对TC4钛合金表面进行固体渗硼。利用场发射扫描电镜(FESEM)、背散射电子成像(EBSD)、X射线衍射(XRD)、UMT摩擦磨损试验机对渗硼层的微观组织结构和摩擦学性能进行研究。结果表明,TC4钛合金表面渗硼层为双相硼化物;随着碳化硼粒径的增加,Ti B层厚度与渗层总厚度减少,渗层硬度约为60(HR30N),硼化物层摩擦系数约为0.2,碳化硼的杂质组成对渗层有较大影响。     

钛及钛合金渗硼的研究现状与反应机理

钛合金表面渗硼可极大地提高钛合金的耐磨性能.本文综合阐述了国内外钛及其合金表面渗硼的研究现状,探讨了固体渗硼法中表面渗层形成机理与硼钛化合物的生长动力学.基体组织、渗剂组成、渗硼温度、氧分压等因素会影响渗硼层结构.在接近β转变点的温度条件下,可能获得较厚的渗硼层.双相结构中的TiB与TiB2层的厚度d与时间t的关系分别满足Fick扩散第二定律d2=K·t.     

ZG1Cr18Ni9奥氏体不锈钢的渗硼

对ZG1Cr18Ni9奥氏体不锈钢进行了渗硼处理,渗硼剂采用含双活化剂(氟硼酸钾和氯化铵)的粉末渗硼剂:碳化硼+碳粉+碳化硅+氟硼酸钾+氯化铵,渗硼温度为950 ℃,渗硼时间为7 h.在金相显微镜下观察渗层组织致密,齿型平坦,并测得渗层的厚度为38～42 μm;经X射线衍射分析以及扫描电镜观察表明,渗层主要由FeB相组成,在过渡区有明显的增铬现象,说明硼化物层有一定的排铬作用.利用显微硬度计测得渗后形成的硼化物层的硬度可达2000 HV0.1.沿硼化物-过渡区-基体方向,硬度值呈逐渐下降趋势.渗层的脆性较小,脆性级别为2级.ZG1Cr18Ni9奥氏体不锈钢通过含双催渗剂的渗硼剂渗硼,组织均匀且与基体结合紧密,硬度明显提高.     

TC4钛合金表面阳极氧化制备TiO_2多孔膜的实验研究

以硫酸为电解液,钛合金(TC4)为阳极,不锈钢片为阴极,采用恒压的氧化方式在钛合金表面获得TiO2多孔膜。通过扫描电镜(SEM)观察了多孔膜的微观形貌并用X射线衍射(XRD)对覆在钛合金基体上的氧化膜进行了物相分析,研究了氧化工艺参数电压、阳极氧化时间和硫酸浓度对TiO2多孔膜相组成的影响。结果表明:TC4钛合金阳极氧化获得的氧化膜为非均一平面的TiO2多孔膜,且膜的孔径分布在90~240nm,XRD分析表明在不同的氧化工艺参数下氧化膜均由锐钛相和金红石相双相晶型组成。在0.5mol/L硫酸溶液中,电压高于100V或氧化时间长于5min即出现锐钛相和金红石相TiO2,随着电压的升高和时间的增长金红石相TiO2的含量逐渐增加;在恒压120V时,硫酸溶液浓度为0.3mol/L即出现锐钛相和金红石相TiO2,随着硫酸浓度的提高金红石相TiO2的含量先增加后减少。     

TC4钛合金的固体渗硼

采用固体粉末渗硼法对TC4钛合金基体表面进行渗硼试验。通过扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)与X射线衍射 (XRD)研究TC4钛合金渗硼后的物相组成和组织形貌,讨论渗硼过程中元素的扩散行为。结果表明：在1000,1050和1100 ℃分别保温5,20 h后,渗层由外表层的TiB2和内表层的TiB晶须组成,渗层厚度范围为0.8~15 μm。XRD分析表明：TC4钛合金渗硼后形成TiB2与TiB双相硼钛化合物层,随着温度的升高,TiB2与TiB的峰位增多;EDS分析得出表层B原子被TC4钛合金吸附后与基体的Ti化合导致过渡区域内的Ti含量减少,同时Al和V元素开始向基体扩散并在近界面处富集。渗层的显微硬度呈梯度分布,TiB2到TiB晶须维氏硬度值的变化范围为22 000~11 000 MPa,过渡区的硬度值要高于基体的硬度值。