TC4合金表面TiB_(2)强化TiAl_(3)复合渗层的组织形成及耐磨性能

目的在TC4钛合金表面制备扩散渗层以提高其耐磨性能。方法采用包埋渗的方法,首先对TC4合金样品进行950~1100℃下4~8 h渗B,然后再进行950~1100℃下4 h渗Al制备TiB_(2)强化TiAl_3复合渗层。通过分析复合渗层的组织结构、表面粗糙度、硬度和磨损率等,结合对包埋渗B和Al过程的热力学分析,阐明TiB_(2)强化TiAl_3复合渗层的组织形成机理和耐磨性能。结果采用包埋渗的方法,可在TC4钛合金表面制备厚度约37~108μm的TiB_(2)强化TiAl_3复合渗层,其表面粗糙度约为5.485~9.320μm。复合渗层由硼化物相和Ti-Al金属间化合物相组成,TiAl_3层为复合渗层的主体,硼化物主要分布在复合渗层的表层区域,形成TiB_(2)连续层或弥散分布于TiAl_3层最外部。通过调整渗Al的温度和时间可调控复合渗层中硼化物的形态和分布。室温干摩擦条件下,TiB_(2)强化TiAl_3复合渗层与GCr15对磨时磨损率最低为2.65×10^(–5) g/(N·m),较相应渗B层可最多降低约75.0%。结论可采用扩散渗的方法,在TC4钛合金表面实现TiB_(2)强化TiAl_3复合渗层的可控制备,复合渗层表现出了比渗B层更优异的耐磨性能。