TC4合金表面TiB_(2)强化TiAl_(3)复合渗层的组织形成及耐磨性能

作     者：田晓东 孔明 高顺 屈尚坤 周仁健 孙志平 TIAN Xiao-dong;KONG Ming;GAO Shun;QU Shang-kun;ZHOU Ren-jian;SUN Zhi-ping

作者机构：长安大学材料科学与工程学院交通铺面材料教育部工程研究中心西安710064 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2021年第50卷第6期

页      面：258-264页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：大学生创新创业训练项目(S202010710157 S202010710224) 

主　　题：钛合金 渗层 硼化物 金属间化合物 耐磨性能 

摘      要：目的在TC4钛合金表面制备扩散渗层以提高其耐磨性能。方法采用包埋渗的方法,首先对TC4合金样品进行950~1100℃下4~8 h渗B,然后再进行950~1100℃下4 h渗Al制备TiB_(2)强化TiAl_3复合渗层。通过分析复合渗层的组织结构、表面粗糙度、硬度和磨损率等,结合对包埋渗B和Al过程的热力学分析,阐明TiB_(2)强化TiAl_3复合渗层的组织形成机理和耐磨性能。结果采用包埋渗的方法,可在TC4钛合金表面制备厚度约37~108μm的TiB_(2)强化TiAl_3复合渗层,其表面粗糙度约为5.485~9.320μm。复合渗层由硼化物相和Ti-Al金属间化合物相组成,TiAl_3层为复合渗层的主体,硼化物主要分布在复合渗层的表层区域,形成TiB_(2)连续层或弥散分布于TiAl_3层最外部。通过调整渗Al的温度和时间可调控复合渗层中硼化物的形态和分布。室温干摩擦条件下,TiB_(2)强化TiAl_3复合渗层与GCr15对磨时磨损率最低为2.65×10^(–5) g/(N·m),较相应渗B层可最多降低约75.0%。结论可采用扩散渗的方法,在TC4钛合金表面实现TiB_(2)强化TiAl_3复合渗层的可控制备,复合渗层表现出了比渗B层更优异的耐磨性能。