关键词:
TC4钛合金
快速渗氮
微观组织
显微硬度
摩擦磨损
摘要:
为了改善TC4钛合金表面硬度、耐磨性较差的缺点,本文提出了基于超快高温烧结(UHS)工艺的快速渗氮处理(HSNT)表面处理方法。对TC4钛合金表面进行HSNT,利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜研究试样的微观组织,采用维氏显微硬度计和摩擦磨损试验装置对试样进行力学性能测试。2 min即可在TC4钛合金表面形成改性层,改性层由两部分组成,最表层为氮化物层,厚度10μm,平均显微硬度为HV_(0.1)973.55,主要成分为Ti N;次表层为渗氮层,厚度10μm,平均显微硬度为HV_(0.1)774.53,截面显微硬度整体呈现出阶梯分布的趋势。摩擦磨损试验发现,在20 N载荷下,经过HSNT的TC4的摩擦系数为0.406,降低了24.4%,经过HSNT的TC4的磨损体积为0.302 mm^(3),降低了86.7%。不同载荷下经过HSNT的TC4的摩擦系数和磨损体积始终小于TC4钛合金,且均随着载荷的增加而增大。在20 N载荷下,TC4的磨损机制主要表现为磨粒磨损和氧化磨损,经过HSNT的TC4的磨损机制主要表现为粘着磨损和氧化磨损。经过HSNT的TC4钛合金的性能得到了明显的改善,弥补了TC4硬度低、耐磨性差的缺点。