鈦合金表面離子滲鉬及耐磨性的研究.pdf

1、鈦合金（例如Ti6Al4V），具有比強(qiáng)度高、熱強(qiáng)性好、耐蝕及生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天、化工、生物醫(yī)療領(lǐng)域，然而鈦合金耐磨性差以及易發(fā)生粘著的缺點(diǎn)，限制了它的應(yīng)用。如何解決這個問題，一直是人們所關(guān)注的課題。
　　 離子滲金屬技術(shù)是一種在真空中利用源極濺射提供欲滲合金元素的滲鍍技術(shù)，具有離化率高、滲速快，鍍膜質(zhì)量較高的特點(diǎn)，是目前技術(shù)最先進(jìn)的滲鍍技術(shù)之一。本文在Ti6Al4V基體上制備出了滲鉬層，并采用掃描電鏡（SEM

2、）、X射線衍射儀（XRD）、X射線能譜儀（EDS）、顯微硬度儀、高速滑塊磨損試驗(yàn)機(jī)等方法對滲層的斷口形貌、相組成、成分、擇優(yōu)取向、顯微硬度和磨損性能等方面進(jìn)行了深入的研究，并初步探討了其致硬、抗磨損機(jī)理。獲得如下主要結(jié)果：
　　 1.本實(shí)驗(yàn)通過離子滲金屬技術(shù)在Ti6Al4V合金表面制備滲鉬層，滲鉬層為MoTi固溶體。Ti與Mo形成的是置換固溶體，合金層中MoTi相的出現(xiàn)使得材料的硬度值有了較大的提高，合金層的主要是由MoTi固溶

3、體組成。
　　 2.滲鉬層的硬度值最高可達(dá)700HV，比基體的硬度值提高了一倍。
　　 3.離子滲金屬工藝參數(shù)對滲層厚度和硬度的影響：
　　 （1）溫度越高，滲層越厚，硬度值提高。但是溫度超過1020℃，晶粒變得粗大；
　　 （2）保溫時間越長滲層越厚；氣壓值增加，滲層厚度增加，硬度值提高，但氣壓過高工件表面打弧現(xiàn)象很厲害，影響正常的滲金屬；
　　 （3）直流陰極電源滲鉬層的厚度比脈沖陰極電源滲鉬

4、層厚度值要大；
　　 （4）極間距越大，滲層越薄，硬度越低。極間距過小，不產(chǎn)生空心陰極效應(yīng)；
　　 （5）隨著源極電壓和陰極電壓的升高，滲層逐步增厚，硬度值增大。但當(dāng)源極電壓超過950V后，滲層鉬含量基本保持不變。
　　 4.通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)工作氣壓為30Pa左右；極間距取15～20mm；預(yù)轟擊時間設(shè)定為30min源極電壓設(shè)定在900V、陰極電壓為350V；滲金屬溫度1020℃，保溫時間4小時為最佳工藝。