钛表面无氢渗碳研究现状

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1、钛表面无氢渗碳研究现状姬寿长李争显畅晨阳王彦峰王浩楠西北有色金属研究院摘要：综述了钛表面无氢渗碳法一一固体渗碳法和辉光等离了无氢渗碳法的研究成果。固体渗碳法可在钛表面形成TiC等耐磨相、提高表面便度，但也存在诸多不足,如反应气氛不可控，伴有多种氧化物、氮化物，渗层有剥落，耐蚀性不佳。辉光等离子无氧渗碳可形成TiC的梯度扩渗层，同时也可在表而形成一层碳膜，这种渗碳层既耐磨又减摩，可大幅降低摩擦系数、磨损率，在盐酸、硫酸等还原性酸中耐蚀性大幅提高。经过无氢渗碳技术处理的钛液压件、球阀、齿轮等已在耐磨

2、耐蚀领域得到应用。关键词：钛及钛合金;无氢渗碳;硕度;耐磨性;耐蚀性;应用;作者简介：李争显(1962—),男，教授级高工。收稿日期:2017-08-14基金：陕西省创新能力支撑计划项目(2017KCT-06)ResearchStatusQuoofHydrogen-freeCarburizationonTitaniumAlloyJiShouchangLiZhengxianChangChenyangWangYanfengWangHaormnNorthwestInstituteforNonferro

3、usMetalResearch;Abstract：Thehydrogen-freecarburizationontitaniumwerereviewedinthispaperwithbothsolidcarburizationandglowplasmacarburization.ThesolidcarburizationcanfonnTiCwear-resistantphaseonthesurface,andincreasethehardnessofthesurface.However,itha

4、smanydisadvantages,suchastheuncontrollablcrcactionatmosphcrc,muchoxideandnitride,thepeeledlayerandpoorabrasiveresistance.Theglowplasmahydrogen-freecarburizationcanformaTiCgradientdiffusionlayer,andatthesametime,acarbonfilmisalsoformedonthesurface.The

5、layerisbothwearandfrictionresistant,whichgreatlyreducesthefrictioncocfficientandthewearrate.Thecorrosionresistanccincreasessignificantlyinreducingacidsolutionsuchashydrochloricacidsolutionandsulfuricacidsolution.Hydrogenfreecarburizationhasbeenapplie

6、dinthefieldsoftitaniumhydraulicparts,ballvalves,gearsandsoon.Keyword：titaniumandtitaniumalloy;hydrogen-freecarburization;hardness;abrasiveresistance;corrosionresistance;application;Received：2017-08-140引言钛及钛合金具有比强度高、耐腐蚀性好、无磁和生物相容性好等特点，是一种优良的结构和功能材料，在航

7、空航天、海洋、化工、I矢疗等领域得到广泛应用。然而，钛及钛合金的表面硬度低、易粘着、耐磨性差Ill,限制了其在某些领域的应用。渗碳是钢铁基材料常用的硬化处理方法，也是提高钛合金表面性能的一种简单有效的方法図。常规的渗碳方法易引入氢，如气体渗碳时采用甲烷等气体，制备的硬化层中会含有氢，但钢材对氢不敏感，硬化层中的氢也比较容易去除。而钛是一种与氢有极强亲和力的活性金属，在某种含氢或析氢腐蚀环境中会吸收氢，渗入并生成氢化物。当氢化物量达到一定程度时会产生氢脆，急剧降低钛的塑性与韧性［3］。钛的无氧渗碳

8、主要包括固体渗碳法和辉光等离子无氧渗碳2种。针对这2种无氢渗碳，相关机构开展了大量的研究和应用工作，取得了一定研究成果。本文对钛的表面无氢渗碳研究成果进行综述，以期为该技术的推广起到促进作用。1固体渗碳法I古I体渗碳方法是将经过去除氧化层和清洗等预处理的钛及钛合金试样，埋入1甘堀内由活性炭、碳酸锁、碳酸钙等组成的渗碳剂、催渗剂中，渗碳剂与钛发生反应形成TiC等产物，同时钛基体与外界环境渗碳剂存在碳浓度差，渗碳剂中碳原子向钛基体内部扩散，从而达到渗碳的目的［4］。罗勇固采用分级渗碳技术对T16A1