Hvordan forbedres slidadfærden af ​​titanlegeringer?

Titaniumlegeringer har fordelene ved høj specifik styrke, god svejsbarhed, fremragende biokompatibilitet og korrosionsbestandighed og er nu blevet et fremragende strukturelt materiale til anvendelser i luft-, land- og havmiljøer. Selvom titanlegeringer er meget udbredt inden for forskellige områder, begrænser deres lave hårdhed, dårlige slidstyrke og høje friktionskoefficient i høj grad deres anvendelse i tribologi.

For at forbedre de tribologiske egenskaber af titanlegeringer og forbedre deres slidstyrke, blev solid karburiseringsbehandling udført på TA1-legering, TC4-legering og TC21-legering. Karbureringsprocessen for titanlegeringer er vist i tabel 1. Tykkelsen af ​​det karburiserede lag og TiC-laget i TA1-legering stiger med højere karbureringstemperaturer og længere karbureringstider. For TC4-legeringer øges tykkelsen af ​​det sammensatte underlag med højere temperaturer og længere karbureringstider, men den samlede tykkelse af det karburerede lag falder, når karbureringstemperaturen stiger. Tilsvarende falder tykkelsen af ​​det karburiserede lag i TC21-legering med stigende karbureringstemperatur. Ved temperaturer på 1000 grader –1100 grader styres væksten af ​​det sammensatte underlag i TC4-legering af væksten af ​​Ti-Al-intermetalliske forbindelser og de kemiske reaktioner mellem C og Ti-Al-intermetallerne. Dannelsen af ​​det sammensatte underlag har en inkubationsperiode; efter denne periode følger det sammensatte underlag en parabolsk vækstlov. Den beregnede diffusionsaktiveringsenergi er 192.597 kJ/mol.

Efter karbureringsbehandling steg overfladehårdheden af ​​TA1-legering, TC4-legering og TC21-legering med henholdsvis 350,99%, 163,67% og 175,39% sammenlignet med de originale legeringer. Tør glidende friktions- og slidtests blev udført på de karburerede legeringer, og resultaterne viste, at sammenlignet med de originale legeringer faldt slidhastighederne for karburerede TA1-legeringer, TC4-legeringer og TC21-legeringer med mere end 98,44%, 97,39% og 96,16%, og TC-legeringerne forbedrede henholdsvis 96,16% og TC-legeringerne. temperaturen steg. Slidtestparametrene er vist i tabel 2.