Ti6Al4V合金表面无氢渗碳层分析.pdfVIP

第39卷 第12期 稀有金属材料与工程 V01．39，No．12 2010年 12月 RAREMETALMATERIALSANDENG仆限ERING December2010 Ti6A14V合金表面无氢渗碳层分析 姬寿长，李争显，杜继红，王少鹏，王宝云，黄春良，潘晓龙 (西北有色金属研究院，陕西西安710016) 组织形貌、成分和硬度进行分析。结果表明，经过渗碳后，渗层中出现TiC相，但是未发现氢化物及含H相。整个渗碳 层由附着层、渗碳层和扩渗层组成。附着层中含有Ti、Al、V元素，附着层的存在阻碍碳的渗入。渗碳层由致密的渗碳 层I和等轴晶组成的渗碳层Ⅱ组成。扩渗层有碳的渗入，碳含量少，只是一个渗碳影响层。渗层的硬度呈梯度变化，硬 度变化曲线是渗层中碳含量变化的反映，硬化层厚度约为900pan。 关键词：Ti6A14V合金；无氢渗碳；附着层；阻挡渗碳；硬度梯度变化 中图法分类号：TGl46．2+3：TGl56．8+l文献标识码：A 文章编号：1002．185X(2010)12．2152-05 钛及钛合金具有比强度高、耐腐蚀性优良、高温 1 实验 性能良好等优点，是一种新兴的结构和功能材料。但 是，钛合金的普遍缺点是硬度低、耐磨性能差。纯钛 选用西北有色金属研究院生产的Ti6A14V合金， mmx35 的HV硬度约为1．5．-一2．0GPa，而钛合金的HV硬度其化学成分如表1。将Ti6A14V合金制成中40 通常不超过3．5GPa。这样的硬度值在很多情况下不 mm的试样块，经磨平、抛光、超声波(乙醇)清洗、 能满足实际生产的要求【11。因此，人们通过寻求表面 烘干处理后，置入渗碳炉中进行无氢渗碳。实验参数： P 改性技术来克服钛材缺点。钛的表面硬化技术通常有 炉本底真空为0．1—2 电镀、渗碳、放电加工、PVD、CVD、激光强化、气间分别是2，6，12，24h。 体氮化以及等离子堆焊等【2】。其中，渗碳是提高钛合 无氢渗碳试样用线切割获取渗层断面，然后镶样、 金表面性能的一种简单、有效的方法【31。 磨平及抛光，再用无水乙醇清洗、吹干。用日本理学 目前常用的气体渗碳法、真空渗碳法和等离子渗 kv， 碳法等工艺无一不与氢元素有关，在渗碳的同时总是 40 有氢元素渗入到钛合金基体中，导致氢脆问题出现， 严重影响钛材的渗碳质量【3】。在80℃以上，氢在钛 中的扩散系数变大，固溶度剧增，氢在钛中的固溶极 s。 限能达到10％。高含量的氢会严重危害钛的性能，降 N，加载时间15 低钛的塑性。在工业中常发生氢脆事故，造成巨大经 2结果与讨论 济损失，因此研究无氢渗碳技术是非常必要的【21。无 氢渗碳技术主要是在钛表面的双辉离子渗碳【2】，渗层 2．1渗层相组成 厚度一般在几十微米到二百微米【41。但目前有关深层 清洗试样粘附物、去除附着层，对渗碳层进行 RD 渗碳的影响因素尚不明确。 XRD分析。图I为不同处理时间渗碳层的X 本实验在真空、高温条件下，加入一定的高温催 渗剂对Ti6A14V合金进行深层渗碳。在工艺过程中， 表1 Ti．6AI-4V合金的化学成分