鈦合金表面等離子Mo-N共滲及其性能研究.pdf

1、鈦合金具有比強度高、熱強性好、耐蝕及生物相容性好等優(yōu)點,廣泛應用于航空航天、化工、生物醫(yī)療領域,但由于摩擦系數(shù)大、耐磨性差,極大地限制了它們的應用范圍。利用表面處理技術在鈦合金表面形成改性層是提高其摩擦學性能的重要手段。但常規(guī)的表面處理技術,如離子氮化、物理氣相沉積、離子注入等獲得的表面改性層只適用于改善鈦合金在中低載荷和中低滑動速度下的摩擦學性能,在高載荷、高滑動速度條件下,以上改性層由于韌性不足或結合強度問題而易導致失效。
　

2、　 針對上述問題,本文利用雙層輝光離子滲金屬技術,在鈦合金Ti6Al4V表面Mo-N共滲,采用正交法設計實驗,用OM,EDS,XRD,SEM分析了改性層的顯微組織、化學成分及其相組成,并測試了表面改性層的彈性模量、顯微硬度、高溫和常溫摩擦磨損性能,研究了Mo-N共滲處理對基體組織、力學性能的影響。通過分析正交試驗結果,得出Mo-N共滲的優(yōu)化工藝參數(shù)為:時間:t=3h；氣壓:P=35Pa,N2/Ar=3:1,極間距:d=15mm；源極電

3、壓:Vs=950～1000V；陰極電壓:Vc=400～450V。在此工藝條件下Mo-N共滲層由三個亞層組成,由表面到基體分別是:氮化物層、沉積層和擴散層,其成分呈梯度分布。表面XRD衍射結果表明,Mo-N共滲層主要以MouN、Ti2N和TiN等形式存在,表面硬度達1155.8HV0.1；納米硬度為32GPa,楊氏模量為460GPa。經(jīng)過Mo-N共滲后,基體組織為等軸初生α相+少量轉變β,拉伸試驗表明,抗拉強度較基體略有下降。球盤磨損試驗