純鈦表面固體滲硼及滲硼層性質(zhì)的研究.pdf

1、從鈦的工業(yè)價(jià)值、資源壽命和發(fā)展前景看，隨著新的技術(shù)革命和工業(yè)革命的深入，鈦將成為繼鐵、鋁之后崛起的“第三金屬”，21世紀(jì)將是“鈦的世紀(jì)”。從使用鈦的意義上看，一個(gè)國家使用鈦的多少，標(biāo)志著國家的科技水平、軍事實(shí)力和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的強(qiáng)弱。所以，推廣使用鈦，發(fā)揮鈦特性的優(yōu)勢作用，是現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的方向。但鈦的硬度低，耐磨性能較差，限制了其在摩擦磨損等相關(guān)行業(yè)中的應(yīng)用。為了克服鈦在力學(xué)性能的不足，通過表面改性來改善鈦及鈦合金的耐磨性，已成為該領(lǐng)域內(nèi)一個(gè)

2、新的研究熱點(diǎn)。
　　本文通過固體粉末滲硼法在鈦表面形成硬質(zhì)的硼鈦化合物層來改善純鈦的表面性能，借助于掃描電鏡、金相顯微鏡、X射線衍射儀、顯微硬度計(jì)、摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)等設(shè)備對滲硼層的表面形貌、組織結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行了分析。
　　通過觀察滲層的顯微組織結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)滲層由外表層的TiB2層和內(nèi)表層的TiB構(gòu)成，TiB層與鈦基體結(jié)合緊密，在1000、1050、1100℃下分別滲硼5～20h后，滲硼層厚度范圍為13～98μm。從TiB2到Ti

3、B顯微硬度值的變化范圍為2500～800HV0.05，比基體的硬度值提高了3倍左右，但滲硼層的脆性較大。摩擦磨損實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明TiB2和TiB的摩擦系數(shù)范圍為0.25～0.35，外表層的TiB2的摩擦系數(shù)最小，而基體的摩擦系數(shù)為0.4～0.45，滲層比基體的摩擦系數(shù)減小1倍左右，其耐磨性顯著增強(qiáng)。
　　對金屬鈦表面稀土-硼共滲進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。通過改變稀土的加入量的方法調(diào)節(jié)滲層的厚度，確定了稀土的最佳含量。分析了稀土對滲層形貌、元素分

4、布的影響，并對單滲硼和稀土-硼共滲處理后滲層的硬度、耐磨性及脆性等性能進(jìn)行對比。結(jié)果顯示稀土的最佳含量為8％0加入稀土后TiB2和TiB層厚度范圍達(dá)到37～160μm，且在TiB2層有微米級的微小孔洞存在。通過單滲硼及稀土-硼共滲的對比研究表明，加稀土后，從TiB2到TiB顯微硬度值的變化范圍為3300～1200HV0.05，比單滲硼的硬度值提高約30％，同時(shí)稀土-硼共滲的試樣脆性比單滲硼試樣的脆性得到了一定的改善。
　　建立了單