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纯钛表面等电位空心阴极辉光放电无氢渗碳的研究（英文）

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稀有金属材料与工程 2017年第6期46卷 1503-1507页

作者：赵云张玉林曾云陈飞北京石油化工学院北京102617 北京科技大学北京100083 北京化工大学北京100029

在纯钛相变温度下,利用等电位空心阴极辉光放电技术在纯钛表面进行无氢渗碳处理。分别利用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪对试样的表面形貌、成分分布和相组成进行分析;利用摩擦磨损试验仪对试样的摩擦学性能进行研究;利用电化学... 详细信息

在纯钛相变温度下,利用等电位空心阴极辉光放电技术在纯钛表面进行无氢渗碳处理。分别利用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪对试样的表面形貌、成分分布和相组成进行分析;利用摩擦磨损试验仪对试样的摩擦学性能进行研究;利用电化学工作站,在室温静态条件下对试样在3.5%Na Cl水溶液中的耐蚀性能进行研究。结果显示,经过无氢渗碳处理,在纯钛表面形成了高硬度的合金改性层,改性层的最大厚度是7.5μm,最大HV_(0.2)显微硬度为12.98 GPa,是基体硬度的5.43倍。由于表面硬度的提高,试样的耐磨性能也显著增强,试样的平均摩擦系数是0.312,较原始试样的0.746明显降低。在3.5%NaC l水溶液中,试样的最低年腐蚀速率是原始试样的1/11。因此,在保证基体力学性能的前提下,试样的耐磨耐蚀性能明显提高。

关键词：工业纯钛等电位空心阴极辉光放电无氢渗碳耐磨性耐蚀性

钛合金表面双层辉光离子无氢渗碳层摩擦磨损性能研究

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摩擦学学报 2004年第2期24卷 111-114页

作者：张高会潘俊德张平则崔彩娥唐宾徐重太原理工大学表面工程研究所.山西太原030024

利用双层辉光放电离子渗碳原理，以格栅状高纯度固体石墨作为源极，钛合金作为阴极，氩气作为工作气体，依靠辉光放电和空心阴极效应在钛合金(Ti6Al4V)材料表面制备了具有特殊物理、化学性能的渗碳层；采用X射线衍射和辉光放电光谱分析... 详细信息

利用双层辉光放电离子渗碳原理，以格栅状高纯度固体石墨作为源极，钛合金作为阴极，氩气作为工作气体，依靠辉光放电和空心阴极效应在钛合金(Ti6Al4V)材料表面制备了具有特殊物理、化学性能的渗碳层；采用X射线衍射和辉光放电光谱分析了渗碳层的相组成及C元素分布；并考察了渗层的摩擦磨损性能．结果表明：复合渗碳层中形成了高硬相TiC及游离态C减摩相；渗层内C元素的含量呈梯度分布；经复合渗碳处理后材料的表面硬度大幅度提高，由表及里硬度成梯度降低；经渗碳处理后材料的减摩和抗磨性能显著改善，摩擦系数降低50％以上，比磨损率降低3个以上数量级．

关键词：钛合金双层辉光无氢渗碳摩擦磨损性能

钛合金双层辉光放电离子无氢渗碳制备工艺研究

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材料热处理学报 2007年第B08期28卷 110-114页

作者：张高会张平则葛洪良崔玉建姜纬棣徐重中国计量学院浙江杭州310018 南京航空航天大学江苏南京210014 太原理工大学表面工程研究所山西太原030024

采用双层辉光离子无氢渗碳的方法对钛合金进行表面强化处理,提高了钛合金的表面强度,改善了其耐磨性;同时避免了氢脆的产生。研究表明钛合金Ti6Al4V双辉离子无氢渗碳合理的工艺参数为:温度880℃～980℃;气压28～40Pa;工件与源极之间距离... 详细信息

采用双层辉光离子无氢渗碳的方法对钛合金进行表面强化处理,提高了钛合金的表面强度,改善了其耐磨性;同时避免了氢脆的产生。研究表明钛合金Ti6Al4V双辉离子无氢渗碳合理的工艺参数为:温度880℃～980℃;气压28～40Pa;工件与源极之间距离6～14mm;源极电压600V～800V;阴极电压260V～400V;保温时间2～5h。处理后在钛合金表面形成了高硬改性层,耐磨擦性显著提高。

关键词：双层辉光无氢渗碳钛合金工艺参数

纯钛表面双层辉光离子无氢渗碳的组织结构与性能的研究

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纯钛表面双层辉光离子无氢渗碳的组织结构与性能的研究

作者：郭丽娜太原理工大学

学位级别：硕士

钛，具有比强度高、密度低、耐蚀及生物相容性好等优点，而广泛应用于航天航空、化工、生物医疗等领域。但钛的摩擦学性能差，易发生粘着磨损，影响了其结构的安全性和可靠性，限制了它的应用。如何解决此问题，一直是人们关注的问题。 ... 详细信息

钛，具有比强度高、密度低、耐蚀及生物相容性好等优点，而广泛应用于航天航空、化工、生物医疗等领域。但钛的摩擦学性能差，易发生粘着磨损，影响了其结构的安全性和可靠性，限制了它的应用。如何解决此问题，一直是人们关注的问题。已有很多表面工程技术被用来提高钛及其合金的耐磨性，同时又不影响其耐蚀性。硬质涂层、离子注入及离子氮化等技术可以明显改善钛及其合金在低载荷和低滑动速度下的摩擦性能，但此改性层在冲击载荷下易产生裂纹或剥离而失效。解决此问题的方法之一是通过增加改性层的厚度来承载在滑动摩擦过程中高的剪切应力，然而上述技术很难获得较厚的改性层，且增加改性层的厚度可能导致残余应力增加，易造成改性层剥落。改善摩擦学性能主要体现在两个方面：一是减摩，减小材太原理11人学硕卜研究生学位论文料的摩擦系数:二是抗磨，提高材料的耐磨性。考虑到石耀Jl渗碳艺均与氧元素有关。渗碳的同时总有氧元素渗入到基体中，出现氢脆问题，严重影响钦材的渗碳质量。直接表现为材料的塑性、lPJ性及抗拉强度人大卜降，在基材表而出现裂纹、脱皮、断裂等现象。木文针对这一问题，利川双层辉光离子无氛渗碳技术在认表i爪进行无氧渗碳。研究结果表明基材表而可以形成50um厚的山TIC和游离的碳组成的渗层，表而硬度达到1()()0(HV)，摩擦系数降为0.25 左右。改善了基材的摩擦学性能，达到预期「!标。另外，通过 PSI 68电化学腐蚀试验的研究，证实双层辉光离子无城渗碳在改善基材摩擦学性能的同时没有减弱其优良的耐腐蚀性。其，}，，渗碳层成分与结构形貌采川XRD、GDS、划痕仪、金相显微镜以及硬度仪等手段进个r检测。

关键词：钛双层辉光无氢渗碳摩擦学性能电化学腐蚀

纯钛表面等电位空心阴极辉光放电无氢渗碳的研究

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纯钛表面等电位空心阴极辉光放电无氢渗碳的研究

作者：赵云北京石油化工学院

学位级别：硕士

钛及其合金是20世纪中期发展起来的重要的结构金属材料。它以其密度低、比强度高、耐蚀性及生物相容性好而被广泛应用。但钛的表面硬度低,导致其耐磨性差,且容易发生粘着磨损,并且在还原性酸中容易发生腐蚀。为了弥补其不足,可采用钛的... 详细信息

钛及其合金是20世纪中期发展起来的重要的结构金属材料。它以其密度低、比强度高、耐蚀性及生物相容性好而被广泛应用。但钛的表面硬度低,导致其耐磨性差,且容易发生粘着磨损,并且在还原性酸中容易发生腐蚀。为了弥补其不足,可采用钛的表面合金化处理。本实验采用等电位空心阴极等离子辉光放电技术对纯钛TA1进行表面改性,以石墨为源极材料,在石墨的源极结构设计上,采用双层石墨罩体,双层石墨罩体的外层为碳钢罩,在最内层石墨罩体内放置纯钛TA1工件,在纯钛TA1工件上下均匀分布针状石墨源极,此石墨源极结构设计的优点在于,在低于纯钛TA1相变温度条件下,对其进行等电位空心阴极等离子辉光放电无氢渗碳时,能保证石墨源极的溅射效率,以及纯钛TA1工件周围的碳浓度,稳定工件周围的渗碳氛围,最终在提高纯钛TA1表面物理化学性能的同时,保证纯钛力学性能不受损失。本实验温度为700℃、750℃和800℃。实验结果表明,试样表面形成了一层4.0～8.0μm的合金渗层,合金渗层由Ti C相组成,试样的最高显微硬度为1298 HV0.2,为原始试样的5.43倍。通过静拉伸试验表明,纯钛表面经过等电位空心阴极辉光放电无氢渗碳后,试样的抗拉强度较原始试样有所提升,试样抗拉强度能达到496.95MPa,与原始的工业纯钛TA1的抗拉强度366.57 MPa相比提高了近35.6%,伸长率与原始试样相比相差不多,但断面收缩率略有降低。分别利用摩擦磨损试验仪和电化学工作站分析了试样的摩擦学性能和在NaCl、H2SO4和HCl溶液中的耐蚀性能。结果表明,试样的减磨性能提高,在3.5%的NaCl溶液中,个别试样的腐蚀速度为2.35×10-4 mm/a,只是纯钛TA1基体的1/10;在0.5 mol/L的H2SO4溶液中,个别试样的腐蚀速度为1.67×10-3 mm/a,只是纯钛TA1基体的1/20;在0.5 mol/L的HCl中,个别试样的腐蚀速度为4.89×10-3 mm/a,只为纯钛TA1基体腐蚀速率的1/63。

关键词：纯钛等电位空心阴极辉光放电无氢渗碳耐磨性耐蚀性

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钛合金表面辉光等离子无氢渗碳层性能研究

钛合金表面辉光等离子无氢渗碳层性能研究

作者：姬寿长西安建筑科技大学

学位级别：硕士

钛及钛合金具有高的比强度、优良的耐腐蚀性等优点，是一种新兴的结构材料，己在航空航天、舰船、兵器、化工、医疗、海洋等诸多领域得到应用，是但钛及钛合金的普遍缺点是表面硬度低、易发生粘着磨损，影响了钛合金构件的安全性和可靠... 详细信息

钛及钛合金具有高的比强度、优良的耐腐蚀性等优点，是一种新兴的结构材料，己在航空航天、舰船、兵器、化工、医疗、海洋等诸多领域得到应用，是但钛及钛合金的普遍缺点是表面硬度低、易发生粘着磨损，影响了钛合金构件的安全性和可靠性，限制了它的进一步的应用。碳与钛形成的碳化钛硬度高、摩擦系数低，生成为扩渗层也能满足重承载需求。固体渗碳等传统技术用于提高钢铁材料的表面强度，但不适合于钛合金的处理;常用的气体渗碳等工艺在渗碳的同时氢元素渗入到钛基体中，存在氢脆隐患。本文利用双层辉光等离子冶金原理，以高纯石墨作为源极，氩气为工作气体，对TC4钛合金进行无氢渗碳，在TC4钛合金表面形成一定厚度的渗碳改性层。利用XRD、SEM、EDS等对渗碳层的物相、显微组织、显微硬度、耐磨性及力学性能进行研究，得出如下结论： 1、TC4钛合金经过渗碳后，渗层由外表层、渗碳层和扩渗层组成。渗层主要是TiC相，未发现氢化物和含氢相。随着渗碳时间的延长，TiC衍射峰强度增强，Ti峰减弱，最终没有Ti峰，但出现了C相。随着渗碳时间延长而出现外表层，外表层呈疏松态，主成分是C，出现了Ti、Al、V元素，外表层的存在阻碍碳向钛基体的渗入。碳在钛中的扩散通道主要是晶界，渗入的C以TiC化合物态存在。渗层硬度呈梯度变化，硬度变化曲线能够反映渗层中碳含量的变化。 2、渗碳后的磨损量是渗碳前的2%~7%;渗碳后的摩擦系数约为渗碳前的50%~60%。经球盘磨损，TC4钛合金磨损严重，渗碳面只有轻微的擦痕、无磨损，表明渗碳后可降低磨损率，改善摩擦性，提高TC4钛合金的耐磨性。 3、经过1h、2h、3h处理后的样品抗拉强度、规定非比例延伸强度与原始样相当;3种热处理（即不带渗层）断后伸长率和断面收缩率优于原始样，带渗层样的断后伸长率和断面收缩率有较大下降，并随着时间的延长，断后伸长率和断面收缩率而下降。带渗层样在拉断过程中，外表面渗层不断剥落，外表面布满环状裂纹，裂纹自根部向中间逐渐增加，根部为细小裂纹，愈向中间裂纹愈宽大;随着时间的延长，裂纹主要集中在断口附近，试样根部较少。热处理的TC4样品断口为塑性断裂，位错滑移在断裂过程中起重要作用;带渗层样品接近于外表面表现为脆性断裂特征，心部为塑性断裂，并可通过断裂形貌判定断裂方向。

关键词：钛及钛合金无氢渗碳硬化层摩擦磨损力学性能

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钛合金双辉离子无氢渗碳中的离子绕射现象

测试技术学报 2008年第4期22卷 287-290页

作者：张高会张平则刘兴来徐重中国计量学院浙江杭州310018 南京航空航天大学江苏南京210016 中北大学山西太原030051 太原理工大山西太原030024

针对钛合金耐磨性差、易产生氢脆的特性,以格栅状高纯度固体石墨做源极,钛合金Ti6Al4V做阴极,氩气作为工作气体,依靠辉光放电和空心阴极效应在Ti6Al4V表面制备渗碳合金层;X射线衍射和辉光放电光谱试验显示,合金层由高硬度相TiC及游离态... 详细信息

针对钛合金耐磨性差、易产生氢脆的特性,以格栅状高纯度固体石墨做源极,钛合金Ti6Al4V做阴极,氩气作为工作气体,依靠辉光放电和空心阴极效应在Ti6Al4V表面制备渗碳合金层;X射线衍射和辉光放电光谱试验显示,合金层由高硬度相TiC及游离态减磨C相组成;渗层内C元素的含量呈梯度分布;表面硬度大幅度提高,由表及里硬度梯度降低;反复试验表明,试样周围高浓度、稳定的渗碳气氛对形成理想的渗碳效果是非常重要的.

关键词： Ti6A14V 双辉无氢渗碳渗碳气氛

钛合金双层辉光放电离子无氢渗碳制备工艺研究

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钛合金双层辉光放电离子无氢渗碳制备工艺研究

第九次全国热处理大会

作者：张高会张平则葛洪良崔玉建姜纬棣徐重中国计量学院南京航空航天大学中国计量学院中国计量学院中国计量学院太原理工大学表面工程研究所

采用双层辉光离子无氢渗碳的方法对钛合金进行表面强化处理,提高了钛合金的表面强度,改善了其耐磨性;同时避免了氢脆的产生。研究表明钛合金 Ti6Al4V 双辉离子无氢渗碳合理的工艺参数为：温度880℃～980℃;气压28～40Pa;工件与源极之间... 详细信息

采用双层辉光离子无氢渗碳的方法对钛合金进行表面强化处理,提高了钛合金的表面强度,改善了其耐磨性;同时避免了氢脆的产生。研究表明钛合金 Ti6Al4V 双辉离子无氢渗碳合理的工艺参数为：温度880℃～980℃;气压28～40Pa;工件与源极之间距离6～14mm;源极电压600V～800V;阴极电压260V～400V;保温时间2～5h。处理后在钛合金表面形成了高硬改性层,耐磨擦性显著提高。

关键词：双层辉光无氢渗碳钛合金工艺参数

来源： cnki会议评论

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钛齿轮表面辉光无氢渗碳层性能的研究

钛齿轮表面辉光无氢渗碳层性能的研究