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。     

加弧辉光离子无氢渗碳对钛合金表面粗糙度的影响

利用加弧辉光离子渗镀技术对工业用Ti-6Al-4V钛合金进行离子无氢渗碳，在改善钛合金表面摩擦学性能的同时还有效地避免了其它有氢介质渗碳所产生的钛合金氢脆问题，是一种新的钛合金表面改性技术。本文主要介绍了加弧辉光离子无氢渗碳的原理，并着重研究了不同温度、不同靶距条件下钛合金表面粗糙度的变化情况。研究表明，高温加弧辉光离子无氢渗碳在一定程度上使得钛合金的表面粗糙度变差，其中渗碳温度和靶距的影响比较明显。     

加弧辉光离子无氢渗碳对钛合金表面粗糙度的影响

利用加弧辉光离子渗镀技术对Ti-6Al-4V(TC4)钛合金进行离子无氢渗碳，在改善表面摩擦学性能的同时，还有效的避免了其它有氢介质渗碳所产生的钛合金氢脆问题，是一种新的钛合金表面改性技术。介绍了加弧辉光离子无氢渗碳的原理并着重研究了不同温度、不同靶距条件下钛合金表面粗糙度的变化。研究表明，高温加弧辉光离子无氢渗碳在一定程度上使得钛合金的表面粗糙度变差，其中渗碳温度和靶距的影响比较明显。     

钛合金表面辉光离子渗铝耐蚀性

利用双层辉光离子渗金属技术,在钛合金(Ti6Al4V)表面渗AI,形成均匀的钛铝合金扩散层.用显微硬度仪测量渗层的显微硬度,用SEM、XRD分析渗层的截面形貌和相结构,并在0.5 mol/L H2SO4溶液和3.5%NaCl溶液中测试极化曲线方法.结果表明:经950℃,保温5 h后Ti6Al4V合金基材表面形成厚度约为20 ìm的钛铝合金扩散层,扩散层由金属间化合物Ti3Al和TiAl组成;合金表面显微硬度值达到8100 MPa;钛合金表面的耐蚀性能提高.     

钛合金表面双层辉光离子渗铝的研究

利用双层辉光渗金属技术，以铝为源极、TC4(Ti-6Al-4V)为阴极、氩气为工作气体，依靠辉光放电和不等电位空心阴极效应在TC4表面形成合金层。采用X射线衍射和辉光放电光谱分析了合金层的相组成及渗层内Al元素的分布．并对其进行硬度测试。结果表明：渗层由Ti3Al和α-Ti组成；铝的含量可达18％；渗层厚度可达13μm；其硬度比经渗铝处理后的有了较大程度的提高。     

Ti Coating on Magnesium Alloy by Arc-Added Glow Discharge Plasma Penetrating Technique

MAGNESIUM is the8th most abundant element on theearth.Because of that it has some advantageousproperties such as high ratio of strength/weight with adensity that is only2/3that of aluminum and1/4that ofiron,high ratio of rigidity/mass,special characteristicsof electromagnetic shield and shock absorption,excellent cutting and polishing performances,magnesium alloys have been used widely by widely inmany manufacturing industries including aerospace,automobile,electronics and so on.But there i…     

Ti6Al4V钛合金表面双层辉光等离子W-Mo共渗及其腐蚀磨损性能研究

为了改善TC4的腐蚀磨损性能,采用双层辉光等离子表面冶金技术对Ti6Al4V钛合金进行W-Mo共渗,并对其腐蚀磨损性能进行研究。结果表明:在Ti6Al4V钛合金表面W-Mo共渗可形成均匀的、由沉积层和扩散层构成的W-Mo改性层;该改性层与Ti6Al4V钛合金基体相比,在空气中,5%H2SO4(质量分数)溶液和5%NaCl(质量分数)溶液中的摩擦系数均有所降低,磨损形貌得到改善,在5%H2SO4和5%NaCl溶液中的磨损量更是显著减小。结果表明,在Ti6Al4V钛合金表面W-Mo共渗可显著提高其耐腐蚀磨损性能。     

TC4 钛合金表面辉光离子渗 Mo 渗 S 复合处理涂层的组织和摩擦学性能

利用辉光离子渗的方法,在TC4钛合金表面首先沉积Mo耐磨涂层,然后对渗Mo层在650℃进行渗S处理,研究了渗Mo渗S复合涂层的表面结构、硬度和磨损性能。结果表明:Mo层渗S后,表面组织细化,硬度降低;渗Mo渗S复合涂层表面形成相以具有润滑作用的MoS2为主,另外还有少量Mo2C和Ti2S相;渗Mo渗S涂层的磨损速率约为TC4的1/10。     

等离子渗Mo的TC11钛合金摩擦磨损性能

在TC11钛合金表面等离子渗Mo以提高其耐磨性。利用SEM、EDS、XRD分析了渗Mo层的微观组织、化学成分及相组成,测定了渗层的硬度分布。采用划痕试验测定了渗层与基体的结合力。通过球盘磨损试验测定了等离子渗Mo层的摩擦磨损性能。结果表明,渗层厚度为30μm;0～10μm表层Mo含量为65%,由表及里呈梯度降低;渗层由单质Mo以及Al8Mo3和Al3Ti等化合物组成,表面硬度达1034 HV0.1;渗层与基体的结合力为70 N;渗层的比磨损率是基体的1/55.4。     

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。     

镁合金表面微弧氧化陶瓷层摩擦学性能的研究

利用微弧氧化技术在AZ31镁合金表面原位生长陶瓷层，用球-盘磨损实验机对试样的摩擦学性能进行了研究。结果表明：AZ31镁合金表面微弧氧化后可以形成均匀的表面陶瓷改性层，改性层由疏松层、致密层和截面层组成，厚约20μm。微弧氧化处理后的试样在干摩擦小滑动距离下表现出良好的耐磨性。并用SEM，XRD分析了微弧氧化陶瓷层的显微组织、表面形貌和相结构。     

空气等离子体基注入Ti6Al4V合金摩擦学性能研究

采用空气等离子体基离子注入技术对Ti6Al4V合金进行了表面改性。注入负脉冲电压分别为10kV,30kV,50kV,注入剂量为0.6×1017ions/cm2。用X射线光电子能谱仪对注入层元素分布进行了分析,结果表明:改性层的外层为TiO2,外层与内层基体之间存在Ti2O3、TiO、TiN;采用球盘磨损试验机对注入层的摩擦学性能进行了研究。结果表明:随着注入电压的增加,摩擦因数减小,耐磨性能提高。且以50kV注空气最为显著,摩擦因数较基体降低了3倍多,磨损体积与比磨损率较基体均下降了1个数量级以上。注入层硬度比基材Ti6Al4V也有明显提高。     

Tribological Behavior of Plasma Mo-Alloyed Layer on TC11 Alloy under Different Loads

采用双辉等离子冶金技术制备渗Mo层,并研究其不同载荷下的摩擦行为和磨损机制。采用SEM、EDS和XRD表征渗Mo层的微观形貌、成分分布以及相结构。结果表明:渗Mo层厚度为20μm,致密均匀,其相主要为Mo、Al3Ti和Al8(Ti3-x Mox)。为了研究渗Mo层的摩擦行为,分别在载荷1.3,5.3和9.3 N对其进行滑动磨损试验。随着载荷的增加,渗Mo层的平均摩擦系数和磨损率都呈上升趋势。根据载荷1.3 N条件下的三维形貌、SEM照片和能谱分析,得出其磨损机制为轻微磨粒磨损和氧化磨损;在载荷5.3 N条件下,氧化磨损和磨粒磨损为主要磨损机制;在载荷9.3 N条件下,主要磨损机制为氧化磨损、磨粒磨损和粘着磨损。     

Ti6Al4V合金上类金刚石膜的摩擦学性能及腐蚀行为

采用离子束沉积技术在医用Ti6Al4V合金表面制备类金刚石薄膜(DLC),利用原子力显微镜、Raman光谱、X射线光电子能谱(XPS)及UMT-2摩擦磨损试验机对薄膜的形貌、结构、摩擦学性能进行表征。采用动电位极化对涂层前后基底的耐腐蚀性能进行测试。结果表明:制备薄膜为类金刚石碳结构,基底偏压对薄膜形貌、结构有较大影响;偏压为-100V时制备的薄膜表面粗糙度低(6.5nm),sp3/sp2比值高,摩擦学性能优异;经DLC膜保护的合金基底耐腐蚀性能获得明显改善。     

Ti6Al4V合金上类金刚石膜的摩擦学性能及腐蚀行为

采用离子束沉积技术在医用Ti6Al4V合金表面制备类金刚石薄膜（DLC）,利用原子力显微镜、Raman光谱、X射线光电子能谱（XPS）及UMT-2摩擦磨损试验机对薄膜的形貌、结构、摩擦学性能进行表征。采用动电位极化对涂层前后基底的耐腐蚀性能进行测试。结果表明：制备薄膜为类金刚石碳结构,基底偏压对薄膜形貌、结构有较大影响;偏压为–100 V时制备的薄膜表面粗糙度低（6.5 nm）,sp3/sp2 比值高,摩擦学性能优异;经DLC膜保护的合金基底耐腐蚀性能获得明显改善。     

TC4合金等离子钼基合金化改性层摩擦磨损性能研究

利用双层辉光等离子渗金属技术在Ti6Al4V(TC4)上制备钼基改性层以提高材料的摩擦磨损性能。对改性层的组织结构元素分布和显微硬度进行了测试,并采用球-盘滑动磨损试验机对渗层进行摩擦磨损性能测试。结果表明:Ti6Al4V合金表面经过渗Mo、W-Mo及W-Mo-N共渗都可以形成致密、均匀的表面合金改性层;通过三种表面改性后,钛合金的表面硬度都有不同程度提高,其中W-Mo-N共渗表面硬度提高最大,达1504 HV。在较短滑动距离内,渗钼改性层摩擦系数最小,W-Mo-N共渗次之,W-Mo共渗最大。随着摩擦的深入,渗钼改性层摩擦系数很快升高,超过W-Mo改性层。渗钼改性层磨损表现为磨粒磨损和粘着磨损,W-Mo和W-Mo-N共渗都降低了材料的粘着现象,W-Mo-N共渗最为显著。     

空心阴极放电复合稀土氧化物对Ti6Al4V合金离子渗氮组织及性能的影响

目的 改善Ti6Al4V合金的耐磨和耐蚀性能,探究辅助渗氮手段的引入对Ti6Al4V合金离子渗氮组织和性能的影响。方法 利用空心阴极放电(Hollow Cathode Discharge,HCD)及稀土氧化物(Y2O3纳米颗粒)辅助在720 ℃对Ti6Al4V合金进行4 h离子渗氮处理。通过光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度测试仪、往复式摩擦磨损实验仪以及电化学工作站,对比研究常规离子渗氮、HCD辅助离子渗氮以及HCD复合稀土氧化物辅助离子渗氮3种条件下Ti6Al4V合金的渗氮组织和性能。结果 HCD复合稀土氧化物辅助离子渗氮条件下,Ti6Al4V合金表面生成约126 μm厚的渗氮层,分别是常规离子渗氮条件和HCD辅助离子渗氮条件的3.1、2.4倍。化合物层中,TiN含量显著增加,渗氮层表面硬度达到1 067.9HV0.05。渗氮层整体硬度明显提高,且硬度梯度降低。Ti6Al4V合金的摩擦系数从常规离子渗氮时的0.4降至0.2。同时,TiN含量的提高,使Ti6Al4V合金在3.5% NaCl溶液中的自腐蚀电流降低,极化电阻增大,耐蚀性能得到改善。结论 HCD复合Y2O3辅助可显著提高氮势,促进氮向Ti6Al4V合金内快速扩散,提高合金的硬度,改善合金的耐磨性能和耐蚀性能。     

Ti6Al4V合金表面类金刚石多层膜的耐蚀及摩擦磨损性能

采用磁过滤直流阴极真空弧源沉积技术在Ti6Al4V合金表面制备类金刚石多层膜,采用原子力显微镜和纳米压痕仪观测其表面形貌及硬度;采用微磨粒磨损试验机及三电极电化学测试系统考察类金刚石多层膜在模拟体液环境中的摩擦学和耐蚀性能,并与Ti6Al4V合金进行对比。结果表明：类金刚石多层膜由致密分布的纳米颗粒组成,表面粗糙度为4.86 nm,硬度和弹性模量分别为54.82和342.27 GPa;在模拟体液中类金刚石膜显著提高了Ti6Al4V合金的抗磨能力和减摩性能,其磨损率仅为Ti6Al4V合金磨损率的11.7%~22.6%。随着载荷增加,Ti6Al4V合金和类金刚石膜的腐蚀电位降低,腐蚀电流增加;类金刚石多层膜可有效提高Ti6Al4V合金的耐蚀能力。     

基于等离子弧焊的Ti-6Al-4V快速成形工艺参数研究

研究了基于等离子弧焊的钛合金零件直接金属快速成形方法。采用正交试验和成形温度对比测试的方法,研究了脉冲电流强度、占空比等6个重要工艺参数对成形轨迹截面宽高比的影响规律。结果表明:脉冲电流强度、占空比、送丝速度、工作台速度对宽高比的影响非常显著,等离子气流量对宽高比的影响显著,而脉冲频率的影响不显著。采用获得的优化参数制作了Ti-6Al-4V零件,并进行了抗拉强度和致密度测试,结果表明其抗拉强度和致密度与激光熔覆成形件的性能相当。