半导体激光气体氮化钛合金的研究.pdf

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1、《电加工与模具)2013年第4期设计·研究半导体激光气体氮化钛合金的研究楼程华，易云杰，梅林波，安春香，姚建华(1．浙江工业大学激光加工技术工程研究中心，浙江杭州310014；2．上海电气电站设备有限公司，上海20024)摘要：在钛合金(TC4)表面采用激光气体氮化的方法制备TiN表面改性层，采用扫描电子显微镜、X射线能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机分别分析了TiN表面涂层的组织形貌、相结构与成分、硬度分布、耐磨损性能及抗气蚀性能。研究结果表明．钛合金激光气体氮化后形成了厚度为840m，均匀致密

2、、无裂纹和孔洞等缺陷的氮化层，组成相主要有TiN和Ti。激光氮化层的显微硬度可达0．3790HV．是基体的2．3倍。关键词：钛合金；激光气体氮化；半导体激光器中图分类号：TN249文献标识码：A文章编号：1009—279X(2013)04—0036—03LaserGasNitridingTitaniumAlloybyDiodeLaserLouChenghua，YiYunjie，MeiLinbo2,AnChunxiang2，YaoJianhua(1．ZhejiangUniversityofTechnology，H

3、angzhou310014，China；2．ShanghaiElectricPowerGenerationEquipmentCo．，Ltd．，Shanghai200240，China)Abstract：TiNmodifiedsurfacelayeronthesubstrateoftitaniumalloy(TC4)wascarriedoutbylasergasnitriding．Themicrostructuremorphologies，phasestructure，compositionandhardness

4、distribution，wearpropertiesofthecoatingswerestudiedbyscanningelectronicmicroscopy(SEM)，EnergyDispersiveSpectrdmeter(EDS)，X—raydiffraction(XRD)，microhardnesstester，friction—abrasiontestingmachine．Theresultsshowthatthenitridedlayerwithabout840／．tmthicknesswass

5、ufficientlydense，uniform，crack-free，andwithoutporositydefects，thephasecompositionsofnitridelayermainlyareTiNandTi．MicrohardnessoflasergasnitridedlayerisO．3790HVand2．3timesofthesubstrate．Keywords：titaniumalloy；lasergasnitfiding；diodelaserTC4属系列钛合金，其耐热性、强度、塑为了

6、提高钛及钛合金的表面耐磨等性能，国内性、韧性、成形性良好．在航天航空和石油化工等领外学者做了大量的研究工作。其中，采用表面合金域被广泛用作结构材料。随着工业技术的高速发化技术将合金的基体与改性表面结合起来，在钛及展，对钛合金的应用领域及其使用温度的需求不断钛合金表面形成氮化物、碳化物和硼化物等硬质增加，但TC4的硬度较低，抗氧化性和耐磨性较差，相，以提高其表面硬度和耐磨性等，从而满足材料易与对磨材料粘着，产生磨损【；同时，在高温环境的使用要求，是一种行之有效的措施。激光气体氮中长期使用时，钛合金表层的氧化及氧脆

7、成为制约化的研究工作早在1983年即有报道嘲；但钛及其合其高温使用性能的主要因素翻，严重地限制了其应金的激光气体氮化大多采用CO：激光或脉冲Nd：用范围。近年来，有关钛合金表面改性技术的研究rAG激光[6,71。本文采用大功率半导体激光器，利用日益广泛和深入，新的表面工艺不断涌现．大大改激光气体氮化工艺代替传统氮化技术【渊，在实验室善了钛合金的使用性能和应用领域『3J。自制气体保护装置的作用下．获得高硬度、无氧化、均匀致密、无裂纹的高性能氮化层，并对其进行显收稿日期：2013—05—15微组织分析和硬度测试，为

8、其进一步在工业领域的第一作者简介：楼程华，男，1954年生，实验师。应用提供参考。一36一