钛及钛合金的表面处理技术新进展

钛及钛合金具有高比强度、优良的耐蚀性、良好的高温性能,在现代航空航天、军事工业、民用工业中占据越来越重要的位置。但是,钛及钛合金自身硬度低、耐磨性能差的缺点限制了它的进一步应用。介绍了几种能改善表面性能的表面处理技术在钛及钛合金上的应用以及这些处理技术的特点和最新进展。包括:激光熔覆表面处理、CVD、PVD、热扩散法和表面纳米化,以及多组元和多层涂层技术。

固态渗碳化硼对Ti-6Al-4V显微组织和性能的影响

研究了Ti-6Al-4V在800℃和1 000℃下固态渗碳化硼20 h后的渗层显微组织以及对硬度等的影响。结果表明:渗层在表面为致密分布的化合物层,其成分主要为TiC、TiB以及TiB2等硬质相,而在基体内部则形成沿晶界分布的板条状或等轴状的颗粒扩散层;表面碳化硼处理可以显著提高Ti-6Al-4V的表面硬度,由359 HV提高到了664 HV,并且可以得到良好的表面硬、芯部软的硬度梯度;断口形貌分析发现材料由韧性断裂转变成脆性断裂。

原位自生成TiC/Ti基复合材料的高温氧化

利用热重分析(TGA)测量了原位生成的TiC/Ti-6Al复合材料在600,700和800℃下经连续20 h的氧化增重特性,利用SEM, EDS和XRD研究了复合材料经氧化试验后表面氧化层的结构,相组成及成分。结果表明,原位生成的Ti基复合材料在高温氧化时遵循抛物线规律在800℃时的氧化增重量远大于600℃和700℃时的,计算获得该复合材料的氧化激活能为255.7 kJ/mol。研究发现经20 h的600℃或700℃氧化形成的氧化物呈现不连续的岛屿状,主要成分为金红石型的TiO2,而在800℃氧化20 h后,氧化物是均匀连续的致密膜,由TiO2,Al2O3组成。该复合材料的氧化首先发生在TiC颗粒的表面上,而不是象均质Ti材料一样氧化在整个表面上均匀地发生。

混杂增强镁基复合材料的力学和阻尼性能

采用液相压力浸渍工艺制备出碳化硅颗粒(SiCp)和硅酸铝短纤维(Al2O3·SiO2f)混杂增强的镁基复合材料,研究了其机械与阻尼性能。发现镁基复合材料的强度与纯镁相比得到了显著的改善,而阻尼性能有所降低。并且2个弛豫内耗峰存在于复合材料试样中,出现在约150℃的峰Ⅰ不仅存在于纯镁试样中而且还存在于其复合材料试样中,认为其与位错的运动有关;出现在约250℃的峰Ⅱ仅存在于复合材料的试样中,分析认为是由于碳化硅颗粒与镁基体的界面滑移所致。