离子渗氮—渗硫复合处理对ti6al4v合金摩擦学性能的影响

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1、摘要钛合金具有密度低、比强度高、耐热性强、高的疲劳强度等优良性能，是航空航天、舰船等工业的理想结构材料。然而钛合金的耐磨损性能不足，特别是抗粘着磨损性能差，使得其应用范围受到限制。随着工业的发展，对钛合金耐磨性的要求越来越高。为了满足航空航天、国防工业以及现代工业对材料低密度、高强度、耐磨性高的要求，对于钛合金磨损性能提高的要求越来越迫切。Ti．6AI．4V合金优异的力学和良好的加工能力使其成为钛合金中产量最大、应用领域最广的钛合金。本文运用辉光离子渗氮．渗硫复合处理的方法，探求一种可以在Ti．6AI．4V合金表面得到具有理想摩擦性能的表面结构。本文将先从Ti．6AI．4V合金表面离子渗硫可行

2、性实验研究着手，探索钛合金离子渗硫的可行性。而后优化渗硫工艺参数，通过离子渗氮．渗硫复合处理得到典型的渗氮．渗硫复合处理渗层。随后运用XRD、SEM、硬度测试、摩擦磨损实验等检测方法分析渗层的表面渗层相组成、表面形貌、硬度梯度以及摩擦学性能。实验结果表明(1)通过离子渗硫可以在钛合金表面形成连续、均匀的硫化物层，并具有优良的减摩效果；(2)砸．6A1．4V合金在不同温度下渗硫后渗层的主相有所不同，摩擦学性能也有所差异。(3)渗氮一渗硫复合处理可在Ti．6A!．4V合金的表面形成具有良好减摩作用的硫化物层，亚表层为具有高硬度的氮化物层和平缓过渡层的理想的抗粘着磨损材料表面；(4)由于表面层片状硫

3、化物的减摩作用，经过离子渗氮．渗硫复合处理钛合金摩擦系数显著降低，耐磨性能得到显著提高，显著提高其粘着磨损性能。渗氮后经600℃渗硫复合处理的试样，表层主相为具有层片状结构的TiS2，摩擦学性能最好。关键词：渗氮一渗硫，Ti．6AI．4V，摩擦学性能AbstractThetitaniumalloyhasfineperformanceoflowdensity,highspecifictenacity,strongthermalstability,highfatiguestrengthandSOon．Itiswidelyusedasaidealstructurematerialsinindustr

4、yaviation，astronaution，warshipsandSOon．However,becauseofthetitaniumalloy’Spoorperformanceofweal"resistanceandhi【ghfrictioncoefficient，itsapplicationisrestricted．Accompanywiththedevelopmentofindustry,Therequest．ofenhancesthetitaniumalloy’SwearresistantisgettingmoreandmoreAnxious．Inordertosatisfythere

5、questoflowdensity,highstrength，lowwearresistantmaterialforaerospace，thenationaldefenseindustryaswellasthemodemindustry,Therefore，itisanurgentproblemtoimprovewearresistanceoftitaniumalloyBecauseofTi-6AI一4V’Soutstandingmechanicsandgoodprocessingcapacity,ithasbecomethebiggestandbroadesttitaniumalloy．th

6、eapplicationdomaintitaniumalloy．Thisarticleutilizesionnitriding—sulphurizingcompositeprocessingtoseekonewaytoobtainanidealfrictionperformancesurface．ThisarticlewillbeginfromthetitaniumalloyTi·6AI-4Vsurfaceionsulphurizingfeasibilityexperimentalstudy,toexplorethetitaniumalloyionsulphurizing’Sfeasibili

7、ty．ThenoptimizedsulphurizingtechnologicalparameterObtainsmodelionnitriding·-sulphurizingcompositeprocessingthroughionnitriding·-sulphurizingcompositeprocessing．Afterwardthemicrostructure，phasestructur