钛合金精密零件的活性屏离子渗氮.pdf

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1、制造技术研究航天制造技术钛合金精密零件的活性屏离子渗氮罗铸崔怀玲李敏（南京晨光集团有限责任公司，南京210006）摘要：采用活性屏离子渗氮技术对钛合金进行渗氮处理，并将渗氮层的组织、形貌、维氏硬度和零件的变形情况与普通离子氮化的试件作对比。结果表明，活性屏离子氮化的组织和性能优于普通离子氮化，工件变形小、表面光洁度高、操作简单、过程可控、质量一致性好，可以解决钛合金精密零件普通离子氮化存在的问题。关键词：钛合金；活性屏离子氮化；精密零件ActiveScreenPlasmaNitridingfor

2、TitaniumAlloyPrecisionPartLuoZhuCuiHuailingLiMin（NanjingChenguangGroupCo.Ltd.,Nanjing210006）Abstract：Titanianalloywasnitridedbyactivescreenplasmanitriding,andthemicrostructures,morphologiesandmicrohardnessofthenitridelayersanddeformationofthecomponen

3、twerecomparedwiththoseofthesamplesnitridedbyordinaryplasmanitriding.Experimentalresultsshowthattheorganizationandperformanceofactivescreenplasmanitridingarebetterthanordinaryplasmanitriding.Itsadvantageislessdeformationontheworkpiece,bettersurfacefin

4、ish,simpletooperate,controllableprocessandhighqualityconformance.Activescreenplasmanitridingcansolvetheproblemsintitaniumprecisionpartnitridedbyordinaryplasmanitriding.Keywords：titaniumalloy；activescreenplasmanitriding(ASPN)；precisionpart1引言件温度不均匀程度，

5、加剧了零件的变形倾向。由于零件变形较大，钛合金精密零件的离子氮化技术应用受普通离子氮化时，工件置于载物台上，与直流或到了较大的限制。脉冲电源的阴极连接，电源的阳极连接到真空室外壁1999年卢森堡工程师GeorgesJ发明的活性屏离上，真空度维持在约120Pa左右，按2∶1比例通入子渗氮新技术（简称TC离子渗氮或AS离子渗氮），在氢气和氮气，气体在电场作用下电离形成离子并轰击得到普通离子氮化同样效果情况下，较好地解决了普到工件上，对工件进行加热和渗氮。受气体放电特性通离子氮化的变形问题。活性屏离子

6、氮化与普通离子的影响，对于形状复杂工件一直存在一些难以解决的氮化不同的是在零件外侧增加了一个与阴极高压连问题，如打弧、空心阴极效应、电场效应、温度测量接的金属网状圆筒作为活性屏，工件不再连接到阴极和电源保护等，造成零件各部位轰击能量不均匀，从而是处于电悬浮状态并被活性屏包围。渗氮时气体离而造成工件温度不均匀；另外，由于钛合金氮化温度子只轰击阴极电位的活性屏，并使其加热，零件在活[1]远高于钢，而工件周围是冷环境，辐射散热损失大，性屏内通过热辐射被加热到渗氮温度。渗氮过程为使零件达到和维持氮化温度

7、，需要持续提供较大的中，由于气体离子轰击活性屏而不轰击工件表面，轰击电流，进而强化了轰击能量的不均匀，增加了零解决了普通离子渗氮存在的上述各种问题，降低了作者简介：罗铸（1957-），研究员，金属材料及热处理专业；研究方向：金属材料及热处理。收稿日期：2012-05-2523制造技术研究2012年10月第5期工件变形，扩大了离子氮化技术的应用领域[2]。真空室利用活性屏离子渗氮技术可以同炉处理不同形活性屏状的零件，可以极大地减小复杂零件离子氮化的变形。并且能够方便准确地测量和控制工件渗氮温度，工

8、件提高工艺过程的可靠性。既能处理常用氮化钢材料，水冷炉壁也能处理奥氏体不锈钢等难氮化材料。但目前没有检索到钛及钛合金活性屏离子渗氮的相关资料。绝缘垫2实验装置及方法实验在LDM2-50脉冲离子氮化炉中进行，脉冲电源为外购，炉体、充气系统和活性屏装置为自制。直流供气温度真空整套实验装置如图1。活性屏尺寸为Φ180mm×电源系统测量系统240mm，用厚度为1mm钛板制成，其上均匀钻有图1钛合金活性屏离子渗氮装置图Φ5mm的通孔。工件及试样置于托盘上，托盘与阳极底板之间用云母隔离，使工件和试样呈悬浮电