离子注入对钛合金表面摩擦磨损性能的研究进展

离子注入通过高速轰击钛合金表面,能有效改善材料表面性能。本文综述了离子注入的特点及改性机理,介绍了注入离子的种类及注入参数对钛合金表面摩擦磨损性能的影响,并对离子注入的不足及发展趋势进行了分析。     

钛合金表面的热氧化/真空扩散处理工艺

采用热氧化后真空扩散处理工艺。在Ti6A14V合金表面制备了与基体结合良好的硬化层，并在空气和真空条件下分别进行了摩擦磨损试验。结果表明，硬化层由表面氧化物薄层和氧扩散区组成，经810℃真空扩散后，在表面硬化层有Ti3Al相形成，使沿层深方向的硬度下降趋势变缓。热氧化/真空扩散处理可有效地降低在空气和真空中的Ti6A14V合金与GCr15钢的干摩擦系数。提高Ti6A14V合金在空气和真空中的耐磨性。     

少无碳黑真空渗碳介质的制备及其渗碳效果

<正> 一、前言真空渗碳工艺具有渗碳速度快、渗层质量高、工艺参数容易控制不污染环境、工人劳动条件好等一系列优点,因而受到国内普遍重视,近十多年来得到了迅速发展。但是,这种工艺也存在着一些问题,其中最主要的问题之一就是真空渗碳时产生碳黑的问题。     

走向21世纪的渗碳工艺

为了使技术、经济综合效果最优化,渗碳技术必将在21世纪实现多元化。层深为1～2.5mm的渗碳件仍以气体法等常规渗碳为主;高温离子渗碳或真空渗碳与循环加热淬火是深层渗碳件的主要强化模式;渗层深度小于1mm的浅层渗碳除薄型冲压成型件外,将逐步改用调质钢并被氮碳共渗、硫氮碳共渗及与此相关的复合处理等基体无相变的低温化学热处理工艺所取代。     

钛合金微弧氧化羟基磷灰石生物活性涂层的摩擦磨损性能研究

采用微弧氧化技术,在钛合金表面原位合成含有羟基磷灰石的生物活性陶瓷涂层,研究了陶瓷涂层的摩擦磨损性能,得出了不同磨损时间和不同微弧氧化电流密度对陶瓷涂层耐磨性的影响规律。结果表明,含有羟基磷灰石的陶瓷涂层,其摩擦因数随摩擦磨损时间的增加而先增大后减小,其耐磨性随微弧氧化电流密度的增加而先减小后增大。     

钛合金表面的热氧化层工艺及性能

用热氧化后真空扩散处理工艺在Ti-6Al-4V合金表面制备了与基体结合良好的硬化层，并在空气和真空条件下分别进行了摩擦磨损试验。结果表明，硬化层由表面氧化物薄层和氧扩散区组成。经790℃真空扩散后，表面氧化层中的部分TiO2发生了分解，在表面与基体之间沿层深方向产生了一定的硬度梯度。热氧化后进行真空扩散的工艺可有效地降低Ti-6Al-4V合金与GCr15钢在空气和真空中的干摩擦系数，提高Ti～6Al-4V合金在空气和真空中的磨损抗力。     

SLM成形表面织构对TC4钛合金干摩擦磨损性能的影响

基于一步法思路,采用金属3D打印机基于激光选区熔化（SLM）技术制备表面带有凹坑织构的TC4钛合金试样,采用光学相机、超景深显微镜和扫描电镜观察织构成形情况,利用激光共聚焦位移测试仪和显微维氏硬度计分别测试表面粗糙度和表面硬度,在干摩擦条件下采用摩擦磨损试验仪考察不同载荷下织构密度对TC4钛合金试样摩擦学性能的影响,并使用扫描电镜对摩擦实验前后的表面形貌进行分析。研究结果表明：一步法SLM成形能够在TC4钛合金表面获得成形良好的直径500 μm的织构;随着织构密度的提高,钛合金试样表面粗糙度增大,表面硬度有所降低;干摩擦条件下,提高TC4钛合金试样织构密度有利于磨屑的收集从而减少试样的三体磨损,提高载荷有利于改善摩擦副接触状态;5 N载荷下40%织构密度试样的平均摩擦因数和磨痕宽度均最小,与无织构试样相比,平均摩擦因数和磨痕宽度分别降低12%和16%;40%织构密度下,载荷提高会引起摩擦因数的降低和磨损量增大,磨损表面犁沟和片状剥落增多。在干摩擦条件下,3D打印一步法制备的表面织构可以显著改善TC4钛合金的磨粒磨损和黏着磨损。     

矿用钛合金钻杆表面复合强化与摩擦性能研究*

为提高矿用钛合金钻杆的耐磨性能,以低成本粉末冶金Ti-Al-Fe-Mo合金为研究对象,采用表面机械碾磨与固相渗碳相结合的创新方式对其表面进行复合强化处理,研究不同表面碾磨道次加渗碳处理的钛合金表面的微观组织及其显微硬度。以氮化硅球为摩擦对偶,对表面复合强化钛合金样品进行往复式滑动摩擦试验,研究钛合金表面强化层对其磨损量、摩擦因数、表面磨痕微观组织的影响规律。结果表明：表面机械碾磨方法可以在粉末钛合金表面形成梯度纳米晶结构;钛合金经过表面机械碾磨处理后可显著提高表面渗碳的深度和均匀度;经表面机械碾磨与固相渗碳复合强化处理的钛合金,其磨损量相比于单一表面渗碳的钛合金降低了近58%。表面复合强化的钛合金摩擦磨损机制以疲劳磨损、黏着磨损、氧化磨损和少量的磨粒磨损为主。     

钛合金表面硅电极电火花强化及其耐磨性能

用硅电极分别在空气和硅油中对钛合金表面进行了电火花沉积强化改性。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、辉光放电光谱仪分析了改性层的形态、结构和成分分布,采用显微硬度计测试了改性层的硬度分布,通过电化学极化曲线和交流阻抗技术测试评价了改性层的耐蚀性,利用球-盘磨损试验机研究了改性层的耐空气环境磨损与耐NaCl水溶液腐蚀磨损性能。研究结果表明:硅电极在空气中电火花强化Ti6Al4V合金表面,形成约40μm厚合金化改性层,主要物相为Ti5Si3、TiSi2、Si和TiN,硬度达2180HK。硅电极在硅油介质中电火花强化Ti6Al4V合金表面,形成约40μm厚的合金化改性层,主要物相为Ti5Si3、TiSi2和TiC,硬度达1810HK。硅电极电火花强化改性层的组成和硬度沿层深均呈梯度变化。硅电极电火花强化改性层显著提高了钛合金基材的抗空气环境干磨损性能,显著提高了钛合金基材的耐NaCl水溶液腐蚀磨损性能。     

Microstructure and Wear Resistance of Fe-Cr-C Hardfacing Alloy Reinforced by Titanium Carbonitride

In order to improve the wear resistance of Fe-Cr-C hardfacing alloy, titanium carbonitride was introduced in situ and a TiC-Ti_x(C,N)_y coating was deposited on the surface of ASTM G3101 steel by a gas metal arc welding process. The microstructure and wear resistance of the hardfacing layer were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray analysis (EDS), macroscopic hardness meter, spectrometry, and transmission electron microscopy (TEM). The results show that the hardfacing layers mainly consist of (Cr,Fe)₇C₃, TiC carbides, Ti_x(C,N)_y carbonitrides, and α-Fe (C_0.14Fe_1.86 and C_0.12Fe_1.88 martensite) (BCT) in addition to a low content of retained CFe_15.1 austenite (FCC). The titanium carbonitride–reinforced coating has high hardness and excellent wear resistance under dry sliding wear test conditions.     

表面复合强化处理后Ti17钛合金的显微组织和耐磨性能

分别以硅青铜和YG-8合金为电极进行瞬态电能表面强化结合离子束增强沉积硅青铜对Ti17钛合金进行表面复合强化,研究了电极材料对其组织和耐磨性能的影响。结果表明:Ti17钛合金表面复合强化层由瞬态电能强化层和铜沉积层组成,铜沉积层组织致密,无气孔、微裂纹等缺陷,与瞬态电能强化层结合良好;以硅青铜为电极强化处理后的钛合金表面复合强化层厚约6μm,强化层及界面处无微孔、裂纹等缺陷,表面硬度为517 HV,耐磨性能较未强化的提高了20倍;以YG-8合金为电极处理后的钛合金表面复合强化层厚约15μm,在其瞬态电能强化层中存在少量的微孔和微裂纹,表面硬度为537HV,耐磨性能较未强化的提高了30倍;复合强化后Ti17钛合金的摩擦因数比未强化的略有下降。     

钛合金挠性轴出现异常磨损的原因

某钻井用钛合金挠性轴在钻进一段时间完钻起钻后,其变径靠近插接端处出现光亮带,通过受力分析、宏观与微观形貌观察、化学成分分析、力学性能测试、有限元模拟等方法对光亮带出现的原因进行了分析,提出了延长钛合金挠性轴寿命的方法.结果表明:挠性轴变径处发生微动磨损,剪切应力以及挠性轴主体部分与插接部件间的相对位移是导致微动磨损的主...     

钛合金材料的切削加工

钛合金材料的切削加工,历年是从事机械制造的技术人员感兴趣的问题。笔者根据多年的实践,整理出一套实用的加工方法。本文得出的结论及实际数据可供钛合金材料的切削加工部门参考。     

钛合金TC4与铝青铜在冲击滑动耦合作用下的磨损特性

采用正交试验方法,利用冲击滑动磨损试验装置研究钛合金TC4与铝青铜在冲击滑动耦合作用下的磨损特性,运用极差分析处理试验数据,研究试验因素对冲击试件(铝青铜)平均磨损体积,回转试件(钛合金)平均磨损体积及两者比值的影响.结果表明:较硬的钛合金的磨损体积大于较软的铝青铜.对磨痕表面形貌分析表明,冲击频率增大,冲击试件(铝青铜)的磨损形式呈现由机械作用到黏着剥落的变化;回转试件(钛合金) 磨痕表面呈片状剥落,随滑动速度的增加,片状剥落趋向严重;冲击试件与回转试件之间存在物质转移,主要为钛合金向铝青铜转移.     

钛合金切削加工中刀具寿命和刀具磨损的研究

钛合金是典型的难加工材料,提高钛合金的加工效率和刀具寿命是急需解决的问题。本文选用Ti-6Al-4V作为工件材料,选取两种不同的硬质合金和一种聚晶金刚石(PCD)作为刀具材料,对切削加工中刀具寿命和刀具磨损进行了试验研究。研究结果表明:PCD刀具寿命明显高于硬质合金刀具,在高速下优势尤其明显;两种硬质合金刀具低速下主要是粘结磨损,高速下主要是粘结磨损、扩散磨损和氧化磨损;PCD刀具主要是微崩刃和石墨化引起的沟槽磨损。     

低温离子渗碳对304不锈钢耐磨性影响的研究

为了提高奥氏体不锈钢零件的使用寿命,扩大其使用范围,本文以304不锈钢为研究对象,通过试验方案的设计,采用了低温离子渗碳方法,在不同条件下进行试验,主要对其显微硬度和摩擦性能进行对比分析。结果表明,在一定条件下,低温离子渗碳后,由于奥氏体不锈钢中有过饱和的碳原子渗入,引起奥氏体晶格发生畸变,产生残余应力,使得304不锈钢表面硬度及耐磨性均明显改善,提高了其使用寿命,也说明了渗碳温度显著影响不锈钢的性能。     

钛及钛合金管加工工艺探讨

主要介绍了钛管穿孔现阶段的主要加工工艺及其特点,通过二次穿孔在不锈钢中的运用和钛管实际生产过程中的问题．提出对钛管进行二次穿孔的研究。     

钛及钛合金的表面渗氧强化技术

钛及钛合金具有比强度高、耐蚀性好、良好的高温性及生物相容性等优点,是新兴的结构和功能材料,但由于其表面耐疲劳和耐磨损性能差等缺点使其应用受到限制。表面渗氧强化技术是提高钛合金表面性能的一种有效手段,本文综合评述了表面渗氧技术在钛及钛合金中的应用现状及研究进展。