Ti6Al4V合金熱氧化涂層及耐磨性的研究.pdf

1、通過表面改性提高鈦合金的耐磨性，是鈦合金摩擦磨損研究領(lǐng)域中主要的研究方向之一和研究熱點(diǎn)，該方面的研究具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。本文通過對(duì)Ti6Al4V合金進(jìn)行熱氧化及真空擴(kuò)散處理，獲得表面氧化物涂層，采用XRD、SEM、EDS和顯微硬度儀等微觀分析手段測試和分析熱氧化及真空擴(kuò)散處理后涂層的結(jié)構(gòu)、形貌和成分等，在不同溫度和載荷下對(duì)涂層進(jìn)行干滑動(dòng)磨損試驗(yàn)，對(duì)合金的磨損行為和磨損特征進(jìn)行系統(tǒng)研究，探討了Ti6Al4V合金表面氧化物涂層

2、的磨損機(jī)理。
　　結(jié)果表明:Ti6Al4V合金經(jīng)700、800、900℃熱氧化，表面形成以TiO2為主的氧化物，隨溫度升高和時(shí)間延長，氧化物增多，但過長氧化時(shí)間會(huì)導(dǎo)致表面剝落。再經(jīng)850℃不同時(shí)間真空擴(kuò)散，表層中氧向基體內(nèi)擴(kuò)散，TiO2發(fā)生分解，表面硬度顯著提高，亞表層硬度呈梯度分布，氧擴(kuò)散層增加涂層與基體的結(jié)合力，涂層還出現(xiàn)一定量的Al3Ti。Ti6Al4V合金經(jīng)900℃、15 min熱氧化可獲得較厚氧化膜，且無剝落，再經(jīng)850

3、℃、20h真空擴(kuò)散，硬化區(qū)內(nèi)各點(diǎn)硬度大致高于其他工藝下同一深度的硬度值，硬化層厚度達(dá)250μm。故可以認(rèn)為，900℃、15min熱氧化+850℃、20h真空擴(kuò)散處理是提高Ti6Al4V合金耐磨性的較佳工藝。Ti6Al4V合金熱氧化/真空擴(kuò)散涂層具有優(yōu)異耐磨性。在各個(gè)溫度和載荷下磨損量均很低，與未處理合金的最小磨損量相當(dāng)。磨損過程中，在25、200℃及400℃、50N時(shí)，磨面上形成轉(zhuǎn)移層;在400℃，150、300N時(shí)，磨面上形成機(jī)械混合