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TA2鈦合金
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TA2鈦合金的性能優(yōu)異、儲量豐富，中國的鈦資源開采儲量占世界64%左右，居世界之首凹。鈦合金的性能優(yōu)異，熔點高、比強度高、低密度、耐高溫、耐腐蝕。被廣泛應用于船舶車輛、能源化工、航空航天和生物工程等領域。但是鈦合金存在硬度低，耐磨性和疲勞性差、使用壽命低等問題，在實際的生產過程中，未能很好地滿足實際生產活動需求。為了延長鈦合金使用范圍，鈦合金的表面處理已成為表面工程中最活躍的領域之一。最終目標是在鈦合金表面制備出厚度可觀、與基體結合強度高、硬度梯度變化均勻、耐磨性好、具有優(yōu)異的化學穩(wěn)定性以及生物兼容性的改性層，以擴大其使用范圍，延長鈦合金使用壽命。
TA2鈦合金化學成分
TA2
鈦(Ti) 余量,
鐵(Fe)≤0.30
,碳(C)≤0.10,
氮(N)≤0.05,
氫(H)≤0.015
,氧(O)≤0.25。
TA2鈦合金滲碳工藝及組織演變研究
1）經(jīng)過真空脈沖滲碳和真空感應脈沖滲碳后，TA2鈦合金表面均形成了一層均勻的TiC相，有效地改善了鈦合金的表面硬度，提高了TA2鈦合金的耐磨性。并且隨著滲碳時間的延長，TiC相也隨之增多，同時溫度的增長對于TiC相的增長有正相關影響。
2）根據(jù)正交試驗結果可知，隨著溫度、壓強、CHA/C2H2滲碳氣氛配比的增加，經(jīng)過真空脈沖滲碳和真空感應脈沖滲碳后的TA2鈦合金表面硬度、滲層深度、耐磨性均隨之增加。根據(jù)直觀分析圖和方差實驗結果，相對于甲烷/乙炔氣體配比和壓強，溫度對鈦合金滲碳滲層硬度、厚度及耐磨性能影響均較高。
3）隨著滲碳時間的延長，滲碳層厚度隨之增加。通過動力學擬合可知，TA2 鈦合金真空脈沖滲碳主要受“內擴散”控速環(huán)節(jié)控制，相關系數(shù)平方R2為0.994，表觀活化能為 26.87 kJ/mol。真空脈沖感應滲碳過程則受到“表層吸附”與“內擴散”兩種環(huán)節(jié)混合控制，擬合結果的相關系數(shù)平方R²達到0.980。混合控速環(huán)節(jié)調配系數(shù) n 為0.9465，說明“內擴散”為該反應的主要控速環(huán)節(jié)。表觀活化能為198.45kJ/mol。將“目標滲碳深度”設置為150μm，真空脈沖滲碳需要1109min，而真空感應脈沖滲碳僅需168min，可知感應加熱極大地提高了滲碳效率。根據(jù)相關擬合結果進一步優(yōu)化 TA2 鈦合金滲碳工藝，在真空脈沖滲碳實驗中，內擴散環(huán)節(jié)占主要影響，在滲碳實驗中可以增強碳勢，提高環(huán)境中活性碳原子濃度。
4）真空感應滲碳實驗極大地縮減了滲碳時間，在同等滲碳條件下，真空管式爐經(jīng)8小時滲碳實驗后，硬度為947.5HVo.o2s，滲層深度為96 μm，而真空感應脈沖滲碳2小時后，滲層深度可達108μm，硬度達到1070.5HVo.025。
5）隨著滲碳時間的延長，TA2鈦合金的耐磨性也隨之提升。經(jīng)2h真空脈沖感應滲碳后其磨損量（7.1×10~cm3）僅為原樣的1/138。經(jīng)8h真空脈沖滲碳后的磨損量也可達到1.09×10³cm³。溫度對滲碳層耐磨性影響很大，940、920℃處理的合金耐磨性均遠高于900℃。
