鈦表面等離子無氫滲碳及其耐腐蝕性能研究.pdf

1、鈦的比重小、比強(qiáng)度高、在海水和氧化性介質(zhì)中耐蝕性能優(yōu)良，被廣泛應(yīng)用于航空航天、生物醫(yī)學(xué)、石油工業(yè)和原子能等高技術(shù)領(lǐng)域。然而，鈦在熱酸性溶液及還原性酸中耐蝕性較差。
　　提高鈦在熱酸性溶液和還原性酸中耐蝕性方法之一是對基體進(jìn)行貴金屬合金化。以Ti-0.2Pd為例，Ti-0.2Pd合金是一種耐蝕性能優(yōu)良的鈦合金，然而，Ti-0.2Pd合金的高成本限制了它的廣泛應(yīng)用。提高鈦在熱酸性溶液和還原性酸中耐蝕性的另一種方法是TIMET發(fā)明的對基

2、體進(jìn)行碳合金化。然而，合金中過高的碳含量導(dǎo)致其脆性高，嚴(yán)重影響基體的力學(xué)性能。
　　本文采用雙層輝光等離無氫滲碳技術(shù)，用高純石墨作為源極，氬氣作為工作氣體，在鈦表面形成一定厚度的滲碳合金層。以期在不降低基體力學(xué)性能的情況下提高其耐蝕性能。本課題主要對無氫滲碳動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)以及對滲碳后的試樣顯微結(jié)構(gòu)、組分、相組成和耐腐蝕性能進(jìn)行研究。得出如下結(jié)論:
　　1、滲碳溫度和保溫時(shí)間顯著影響滲碳層厚度。滲碳溫度越高、保溫時(shí)間越長，滲碳

3、層厚度越大。碳在鈦中的擴(kuò)散系數(shù)與絕對溫度之間符合Arrhenius關(guān)系式，碳原子在鈦基體中擴(kuò)散活化能為13.6 kJ/mole(0.14 eV)。
　　2、碳滲入到了基體鈦中形成滲碳層。滲碳層由兩層組成:表層有明顯界面的明顯滲碳合金層和內(nèi)層不明顯滲碳層，明顯滲碳層厚度隨溫度升高而增加。滲碳層中碳含量隨滲層厚度增加而降低。鈦經(jīng)滲碳處理后的硬度得到了顯著提高。
　　3、鈦經(jīng)滲碳處理后，表面的腐蝕電位得到顯著提高。在25℃的3.5