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东北大学学报（自然科学版） 2014年第9期35卷 1284-1287,1291页

作者：李凤华董梦格王丽娜樊占国东北大学材料与冶金学院辽宁沈阳110819

采用固体粉末法分别对基体组织为α-Ti的TA1和基体组织为（α＋β）-Ti的TC4钛合金表面进行了渗硼,在偏光显微镜和扫描电镜（SEM）下观察了渗层的形貌,用X射线衍射（XRD）分析了渗层的物相组成.实验结果表明,渗硼温度在850~1000℃范围内... 详细信息

采用固体粉末法分别对基体组织为α-Ti的TA1和基体组织为（α＋β）-Ti的TC4钛合金表面进行了渗硼,在偏光显微镜和扫描电镜（SEM）下观察了渗层的形貌,用X射线衍射（XRD）分析了渗层的物相组成.实验结果表明,渗硼温度在850~1000℃范围内,TA1表面渗层为平行于基体表面的多层结构,为Ti3O相和TiB相;当渗硼温度高于920℃时TiB为主要组成并出现了TiB2相,且硼钛化合物的含量随温度升高而增加.当渗硼温度低于1000℃时,TC4表面渗层为Ti3O相和TiB相,在渗硼温度高于1 000℃时,渗层为TiB2＋TiB晶须结构.渗硼温度高于1 000℃是TA1和TC4表面形成硼钛化合物的充分条件.

关键词：纯钛TA1 钛合金TC4 硼钛化合物固体渗硼扩散机理

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纯钛的熔盐渗硼

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材料科学与工程学报 2016年第1期34卷 105-108,172页

作者：黄波孙勇段永华彭明军陈帅刘晓梅昆明理工大学材料科学与工程学院云南昆明650093

采用熔盐法(Na_2B_4O_7)对钛(TA2)表面进行渗硼实验。通过扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、显微硬度测试等分析手段,研究TA2渗硼后的物相组成、组织形貌、显微硬度。结果表明:渗层由外表层的TiB——2和内表层晶须状的TiB组成... 详细信息

采用熔盐法(Na_2B_4O_7)对钛(TA2)表面进行渗硼实验。通过扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、显微硬度测试等分析手段,研究TA2渗硼后的物相组成、组织形貌、显微硬度。结果表明:渗层由外表层的TiB——2和内表层晶须状的TiB组成。XRD分析表明,渗硼后钛试样表面生成硼钛化合物,随保温时间的延长,TiB峰位变强。EDS分析得出,B原子扩散后,被基体钛吸附,形成过渡层,导致过渡层中的Ti含量减少,而B含量明显升高。渗硼层显微硬度由外层至内层逐渐减小,变化范围约为23000MPa～7500MPa,高于TA2基体的硬度。

关键词： TA2 Na2B4O7 熔盐渗硼硼钛化合物

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钛及钛合金渗硼的研究现状与反应机理

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材料与冶金学报 2013年第3期12卷 212-217页

作者：李凤华王丽娜衣晓红樊占国东北大学材料与冶金学院沈阳110819

钛合金表面渗硼可极大地提高钛合金的耐磨性能.本文综合阐述了国内外钛及其合金表面渗硼的研究现状,探讨了固体渗硼法中表面渗层形成机理与硼钛化合物的生长动力学.基体组织、渗剂组成、渗硼温度、氧分压等因素会影响渗硼层结构.在接近... 详细信息

钛合金表面渗硼可极大地提高钛合金的耐磨性能.本文综合阐述了国内外钛及其合金表面渗硼的研究现状,探讨了固体渗硼法中表面渗层形成机理与硼钛化合物的生长动力学.基体组织、渗剂组成、渗硼温度、氧分压等因素会影响渗硼层结构.在接近β转变点的温度条件下,可能获得较厚的渗硼层.双相结构中的TiB与TiB2层的厚度d与时间t的关系分别满足Fick扩散第二定律d2=K·t.

关键词：钛合金硼钛化合物固体渗硼生长动力学扩散机理

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钛及钛合金熔盐渗硼工艺及渗硼层性能研究

钛及钛合金熔盐渗硼工艺及渗硼层性能研究

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作者：黄波昆明理工大学

学位级别：硕士

钛及钛合金以其高的比强度、低密度、耐高温、对生物惰性和良好的机械性能、力学性能等优异的性能,已经在航空航天、石油化工、医疗、体育等领域广泛应用。但是钛及钛合金硬度低、耐磨性差的缺点,使其在相关领域,尤其是在接触摩擦磨损... 详细信息

钛及钛合金以其高的比强度、低密度、耐高温、对生物惰性和良好的机械性能、力学性能等优异的性能,已经在航空航天、石油化工、医疗、体育等领域广泛应用。但是钛及钛合金硬度低、耐磨性差的缺点,使其在相关领域,尤其是在接触摩擦磨损领域的应用受到限制。因此,提高钛及钛合金的硬度和耐磨性是当务之急。材料表面技术作为一种有效的手段,可明显改善硬度和耐磨性,以扩大钛及钛合金的应用领域,已成为新的研究热点。本课题采用熔盐法对工业领域应用广泛的纯钛TA2和钛合金TC4表面进行渗硼强化,渗硼剂主要由硼粉、硼砂和铝粉组成,在TA2和TC4基体材料表面制备渗硼层,同时在渗硼剂中添加稀土氧化物,以研究不同基体材料及稀土氧化物对渗硼的影响。渗硼层通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、波谱、纳米力学性能测试仪和摩擦磨损试验机等分析测试,研究渗硼层的界面形貌和组织结构、物相组成、纳米硬度分布、耐磨性和耐腐蚀性能。TA2和TC4在950℃C、1000℃C、1050℃C和1100℃C下分别渗硼5h、10h、20h和30h,研究结果表明：TA2表面制备出的渗硼层的主要物相为最外层连续均匀的TiB2相和次外层的晶须状、颗粒状的TiB相;当渗硼温度高于1050℃C时,主要生成TiB2相,低于1000℃时生成TiB2和TiB双相化合物。通过对渗硼层厚度测量得出,渗硼层的厚度随渗硼温度和时间发生变化,在同一渗硼温度下,渗硼层的厚度d与渗硼时间t符合关系式：d2=Kt,K的数量级为10-15,TC4表面渗硼层的厚度较TA2表面渗硼层稍有减小。渗硼层的硬度随渗硼层厚度成梯度分布,最外层硬度值最大,最高可达23GPa。摩擦磨损实验结果表明：TA2渗硼层的摩擦系数为0.36～0.38,略小于TA2基体材料的摩擦系数0.42,而TC4表面的渗硼层摩擦系数最小为0.30,小于TA2渗硼层的摩擦系数。渗硼层和基体的结合强度测试表明渗硼层与基体的结合强度较好,结合力最高可达64N。电化学测试结果可得出,渗硼样品在酸和盐溶液中的耐蚀性较基体有所增强。在渗硼剂中添加稀土氧化物Ce02,研究稀土氧化物对渗硼的影响。结果表明稀土原子可以减小形核半径,促进新相形核,从而细化渗硼层组织。稀土原子半径可变,当渗入基体后,可增加晶体的畸变能,同时为B原子的扩散提供更多通道,从而促进渗硼层中TiB相的生成。渗硼层性能测试结果表明,次外层TiB的纳米硬度变化趋势减缓,由于组织细化,渗硼层的耐磨性有所增强,渗硼层与基体的结合强度有所提高,同时耐蚀性能有所改善。

关键词：熔盐渗硼硼钛化合物结合性能摩擦性能 CeO2

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纯钛表面固体渗硼及渗硼层性质的研究

纯钛表面固体渗硼及渗硼层性质的研究

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作者：张景垒东北大学

学位级别：硕士

从钛的工业价值、资源寿命和发展前景看,随着新的技术革命和工业革命的深入,钛将成为继铁、铝之后崛起的“第三金属”,21世纪将是“钛的世纪”。从使用钛的意义上看,一个国家使用钛的多少,标志着国家的科技水平、军事实力和经济实力的... 详细信息

从钛的工业价值、资源寿命和发展前景看,随着新的技术革命和工业革命的深入,钛将成为继铁、铝之后崛起的“第三金属”,21世纪将是“钛的世纪”。从使用钛的意义上看,一个国家使用钛的多少,标志着国家的科技水平、军事实力和经济实力的强弱。所以,推广使用钛,发挥钛特性的优势作用,是现代技术发展的方向。但钛的硬度低,耐磨性能较差,限制了其在摩擦磨损等相关行业中的应用。为了克服钛在力学性能的不足,通过表面改性来改善钛及钛合金的耐磨性,已成为该领域内一个新的研究热点。本文通过固体粉末渗硼法在钛表面形成硬质的硼钛化合物层来改善纯钛的表面性能,借助于扫描电镜、金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机等设备对渗硼层的表面形貌、组织结构及性能进行了分析。通过观察渗层的显微组织结构,发现渗层由外表层的TiB2层和内表层的TiB构成,TiB层与钛基体结合紧密,在1000、1050、1100℃下分别渗硼5～20h后,渗硼层厚度范围为13-98μm。从TiB2到TiB显微硬度值的变化范围为2500～800HVo.05,比基体的硬度值提高了3倍左右,但渗硼层的脆性较大。摩擦磨损实验结果表明TiB2和TiB的摩擦系数范围为0.25～0.35,外表层的TiB2的摩擦系数最小,而基体的摩擦系数为0.4～0.45,渗层比基体的摩擦系数减小1倍左右,其耐磨性显著增强。对金属钛表面稀土-硼共渗进行了实验研究。通过改变稀土的加入量的方法调节渗层的厚度,确定了稀土的最佳含量。分析了稀土对渗层形貌、元素分布的影响,并对单渗硼和稀土-硼共渗处理后渗层的硬度、耐磨性及脆性等性能进行对比。结果显示稀土的最佳含量为8%,加入稀土后TiB2和TiB层厚度范围达到37-160μm,且在TiB2层有微米级的微小孔洞存在。通过单渗硼及稀土-硼共渗的对比研究表明,加稀土后,从TiB2到TiB显微硬度值的变化范围为3300-1200HV0.05,比单渗硼的硬度值提高约30%,同时稀土-硼共渗的试样脆性比单渗硼试样的脆性得到了一定的改善。建立了单渗硼及复合渗的硼钛化合物层的生长动力学曲线。结果表明在1000～1100℃的渗硼温度下,钛基体与B4C粉末之间借助体系中微量氧的作用可生成TiB,随后TiB又与活性硼原子生成TiB2。加入稀土后硼在钛中的扩散系数增大,稀土氧化物对硼钛化合物的生长具有“加速”作用。

关键词：硼钛化合物稀土-硼共渗显微硬度摩擦系数

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