【摘 要】
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由于钛合金具有许多优秀的综合力学性能,例如高比强度、高耐腐蚀性、稳定的机械性能等特性使得他们在化学工业、航天部件、发动机、海洋石油化工中应用十分广泛。然而由于钛合金的摩擦磨损性能比较差,在应用上受到了一定的限制,因此本项目的研发与应用具有重要的意义。在1000℃条件下的B-Al共渗,磨损较小,整体力学性能提升效果最明显,具有非常大的进步,其中温度是影响性能的关键。研究结果表明:当采用第一种单渗的渗
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由于钛合金具有许多优秀的综合力学性能,例如高比强度、高耐腐蚀性、稳定的机械性能等特性使得他们在化学工业、航天部件、发动机、海洋石油化工中应用十分广泛。然而由于钛合金的摩擦磨损性能比较差,在应用上受到了一定的限制,因此本项目的研发与应用具有重要的意义。在1000℃条件下的B-Al共渗,磨损较小,整体力学性能提升效果最明显,具有非常大的进步,其中温度是影响性能的关键。研究结果表明:当采用第一种单渗的渗硼方式,具体渗硼剂的组成为20%B4C+75%Si C+5%La2O3,在900℃,保温20h的样品最长的硼针可达30μm,外层厚度10μm;在1000℃,保温20h的样品最长硼针可达45μm,平均硼针厚度15μm。当采用第二种单渗的渗硼方式,渗硼剂组成为20%B4C+75%Si C+5%NH4Cl,在900℃,保温20h的样品最长的硼针可达50μm,外层厚度10μm向内部深入;在1000℃,保温20h的样品最长硼针可达30μm,平均硼针厚度15μm。单渗的渗硼层分为渗层和过渡层,两种单渗的主要产物都是TiB和TiB2,随着温度升高,TiB,TiB2含量减低。组织为苞状和无规则块状组织。硼化物在内部是以针状或晶须状向内部渗透扩散。当采用硼铝共渗的渗硼方式,实验条件为:温度900℃和1000℃,保温时间20h,渗硼剂比例为20%Al+20%B4C+75%Si C+5%NH4Cl,进行硼铝共渗,渗层主要分为三层,分别为共渗层、过渡层、基体这三层,渗层厚度大概35μm,过渡层厚度大概30μm,硼铝共渗的主要产物为Al3Ti和TiB。通过两种单渗方式和硼铝共渗方式处理样品可以提高材料表面的硬度,通过摩擦磨损实验对磨损率经行分析:900℃样品相比于基体降低了52.4%,1000℃样品相比于基体降低了60%;当采用第二种单渗方式时,900℃样品相比于基体降低了6.3%,1000℃样品相比于基体降低了61.4%;当采用硼铝共渗时,900℃样品相比于基体降低了32.5%,1000℃样品相比于基体降低了87%。可以看出几种渗硼方式都可以有效提高材料的耐磨性,虽然样品都出现了不同程度的磨粒磨损和黏着磨损,但在1000℃条件下的B-Al共渗,磨损较小,整体力学性能提升效果最明显。
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