TC4合金表面雙輝等離子W-Mo共滲改性層及其性能的研究.pdf

1、鈦合金以其密度小、比強(qiáng)度高、耐蝕性能好等優(yōu)點(diǎn)而成為重要的結(jié)構(gòu)材料,在諸多領(lǐng)域得到了很好的應(yīng)用。然而鈦合金耐磨性差、在還原性酸溶液中易腐蝕等缺點(diǎn)限制了它的進(jìn)一步應(yīng)用。表面處理是解決這一問題行之有效的措施之一,并取得了較好的效果,但目前還主要局限于提高其單一性能。而鈦合金在一些重要領(lǐng)域工作時(shí),服役環(huán)境十分苛刻,在摩擦、磨損的同時(shí),還可能伴隨著高溫、腐蝕、沖刷等。這就要求不僅要提高鈦合金某一方面性能,還應(yīng)提高其綜合性能。為此,本文提出采用雙層

2、輝光等離子滲金屬技術(shù)在TC4鈦合金表面進(jìn)行W-Mo共滲,以提高其高溫耐磨性能、腐蝕磨損性能以及耐沖刷腐蝕性能。
　　 本文利用雙層輝光等離子滲金屬技術(shù),在TC4鈦合金表面進(jìn)行W-Mo共滲,并對(duì)其工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,得出W-Mo共滲最佳工藝參數(shù)為:溫度940-960℃;時(shí)間4h;氣壓35Pa;源極電壓900～1000V;工件極電壓400～450V；源極-工件極極間距16mm。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜儀(EDS)及X射線衍

3、射儀(XRD)等,測(cè)試分析了W-Mo改性層的顯微組織、成分分布及其相組成,發(fā)現(xiàn)W-Mo改性層厚度為23μm,由沉積層和擴(kuò)散層組成,組織致密、均勻、無氣孔、無裂紋,且改性層與基體結(jié)合狀態(tài)良好,改性層主要有MoTi、TixW1-x、W及Mo相組成。
　　 系統(tǒng)研究了W-Mo改性層的硬度、彈性模量、高溫摩擦磨損性能、腐蝕磨損性能以及沖蝕下的電化學(xué)性能。納米壓入試驗(yàn)表明,改性層的硬度和彈性模量分別為10.448GPa和605.84GPa

4、,較TC4合金的3.5GPa和152GPa有大幅度提高。球盤磨損試驗(yàn)結(jié)果表明,W-Mo改性層在25℃、200℃、450℃時(shí)磨損體積、比磨損率較基體TC4均有大幅度下降,即W-Mo改性層室溫和高溫耐磨性均較基體TC4有顯著提高。腐蝕磨損試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在5wt.％NaCl和5wt.％H2SO4腐蝕介質(zhì)中W-Mo改性層與基體TC4相比仍有優(yōu)良的抗磨效果。在5wt.％HCl溶液和5wt.％NaCl溶液中靜態(tài)和沖蝕下的極化曲線表明,W-Mo改性層耐蝕