快速渗氮处理下的TC4钛合金的摩擦磨损性能

作者：丁旭; 王匀^*; 杜道忠; 周泓; 于超; 刘为力; 刘振强; 李瑞涛

来源：复合材料学报, 2023, 1-10.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20231211.001

• TC4钛合金
• 快速渗氮
• 微观组织
• 显微硬度
• 摩擦磨损

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10 μm，平均显微硬度为973.55 HV0.1，主要成分为TiN；次表层为渗氮层，厚度10 μm，平均显微硬度为774.53 HV0.1，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 mm3，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。

• 单位
  江苏大学; 江苏城乡建设职业学院