2024鋁合金表面鈦氮摻雜改性研究.pdf

1、本文針對2024鋁合金表面硬度低，耐磨性差以及等離子滲氮困難等問題，利用閉合場非平衡磁控濺射預(yù)先在鋁合金表面制備一層Ti膜，再進行脈沖等離子體滲氮處理，探索了鋁合金表面鍍滲復(fù)合改性處理工藝。對2024鋁合金表面Ti膜和復(fù)合改性層的組織形貌、相結(jié)構(gòu)和元素分布分別進行了OM、SEM觀察和XRD、EDS分析，并對薄膜及復(fù)合改性層的顯微硬度、耐磨性進行了表征。
　　SEM、EDS和XRD結(jié)果表明，本實驗制備的Ti膜表面均勻平整，為六方結(jié)構(gòu)

2、，并在2θ=38.3°處對應(yīng)的（002）晶面出現(xiàn)了擇優(yōu)生長；鍍滲復(fù)合改性層的表面出現(xiàn)折皺，呈蠕蟲狀，表面N含量很高。復(fù)合改性層主要由TiN、Al18Ti2Mg3和Al3Ti相組成，且滲氮溫度越高、保溫時間越長，改性層中Al18Ti2Mg3、Al3Ti相的含量越高。Ti膜和鋁合金基體發(fā)生了明顯的互擴散，組織呈層狀結(jié)構(gòu)，其中外層為富Ti區(qū)，N含量較高，靠近基體一側(cè)出現(xiàn)Mg元素的富集區(qū)；且滲氮溫度越高，擴散越明顯，復(fù)合改性層越厚。力學(xué)性能測試

3、結(jié)果表明，2024鋁合金經(jīng)鍍滲復(fù)合改性后，截面硬度和彈性模量均較基體有大幅度提高，在氮氫比為0.1:0.3，經(jīng)460C滲氮4h后復(fù)合改性層中距表面5μm處的硬度可高達HV1158；厚度為4.8μm的Ti膜滲氮后，近表層的納米硬度高達12.374GPa，彈性模量高達211.73GPa。鍍滲復(fù)合改性后的鋁合金磨損率較未處理態(tài)降低，摩擦系數(shù)略有降低，耐磨性提高；厚度為6.33μm的鍍鈦鋁合金改性后磨損率最低，與未處理鋁合金的磨損率相比，下降了