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钛合金TC4的最高硬度可以达到多少?有什么方法提高其硬度?--宝鸡天成泰

[ 作者:本站 | 发布时间:2022-11-23 | 浏览:2100次 ]

钛合金TC4材料的组成为Ti-6Al-4V,属于(a+b)型钛合金,具有良好的综合力学机械性能。

比强度大。TC4的强度sb=1.012MPa,密度g=4.4*103,比强度sb/g=23.5,而合金钢的比强度sb/g小于18。

钛合金热导率低。 钛合金的热导率为铁的1/5、铝的1/10,TC4的热导率l=7.955W/m·K。

钛合金的弹性模量较低。TC4的弹性模量E=110GPa,约为钢的1/2,故钛合金加工时容易产生变形。

TC4(Ti-6Al-4V)和TA7(Ti-5Al-2.5Sn)钛合金,采用两种注入方案进行表面改性,试验表明,钛合金经离子注入后,提高了显微硬度,显著地降低了滑动摩擦系数,有效地提高了耐磨性.为探明其改性机理,对注入与未注入样品进行了X射线光电子能谱(XPS)分析,获得满意的结果.

1 试件制备及注入条件

1.1 试件制备

选航空用的TC4、TA7钛合金,试件制成圆盘状,尺寸为40*5mm,所有试件表面均抛光至镜面.

1.2 离子注入条件

两种钛合金都分别采用两种注入方案:

① 在TC4及TA7钛合金试件上溅射镀Ti,Ti膜总厚度为540nm(5400A).在镀Ti膜过程中,同时用(N+ +N+2)进行动态反冲注入,束流能量为50keV,束流密度为45μA/cm2,剂量为7*1017/cm2,靶室真空度为1.33*10-2Pa;

② 在①的基础上,再注入C+,束流能量为40keV,剂量为3*1017/cm2.

2 硬度测量

用HXD-1000数字式显微硬度计测量了注入与未注入试件的显微硬度,测量载荷为4.9×10-2N,测量结果列于表1.

表1 显微硬度测量结果

材料 表面状态 显微硬度/MPa 硬度提高倍数

未注入 2690 0

TC4 注入(N+ +N+2) 6399 1.38

注入(N+ +N+2)+C+ 3436 0.28

未注入 3133 0

TA7 注入(N+ +N+2) 4276 0.36

注入(N+ +N+2)+C+ 4073 0.30

从表1看出,离子注入后,试件的显微硬度都有不同程度的提高,其中TC4钛合金注入(N+ +N+2)混合束后硬度约提高1.4倍.  钛合金TC4材料的组成为Ti-6Al-4V,属于(a+b)型钛合金,具有良好的综合力学机械性能。

比强度大。TC4的强度sb=1.012MPa,密度g=4.4*103,比强度sb/g=23.5,而合金钢的比强度sb/g小于18。

钛合金热导率低。 钛合金的热导率为铁的1/5、铝的1/10,TC4的热导率l=7.955W/m·K。

钛合金的弹性模量较低。TC4的弹性模量E=110GPa,约为钢的1/2,故钛合金加工时容易产生变形。

TC4(Ti-6Al-4V)和TA7(Ti-5Al-2.5Sn)钛合金,采用两种注入方案进行表面改性,试验表明,钛合金经离子注入后,提高了显微硬度,显著地降低了滑动摩擦系数,有效地提高了耐磨性.为探明其改性机理,对注入与未注入样品进行了X射线光电子能谱(XPS)分析,获得满意的结果.

1 试件制备及注入条件

1.1 试件制备

选航空用的TC4、TA7钛合金,试件制成圆盘状,尺寸为40*5mm,所有试件表面均抛光至镜面.

1.2 离子注入条件

两种钛合金都分别采用两种注入方案:

① 在TC4及TA7钛合金试件上溅射镀Ti,Ti膜总厚度为540nm(5400A).在镀Ti膜过程中,同时用(N+ +N+2)进行动态反冲注入,束流能量为50keV,束流密度为45μA/cm2,剂量为7*1017/cm2,靶室真空度为1.33*10-2Pa;

② 在①的基础上,再注入C+,束流能量为40keV,剂量为3*1017/cm2.

2 硬度测量

用HXD-1000数字式显微硬度计测量了注入与未注入试件的显微硬度,测量载荷为4.9×10-2N,测量结果列于表1.

表1 显微硬度测量结果

材料 表面状态 显微硬度/MPa 硬度提高倍数

未注入 2690 0

TC4 注入(N+ +N+2) 6399 1.38

注入(N+ +N+2)+C+ 3436 0.28

未注入 3133 0

TA7 注入(N+ +N+2) 4276 0.36

注入(N+ +N+2)+C+ 4073 0.30

从表1看出,离子注入后,试件的显微硬度都有不同程度的提高,其中TC4钛合金注入(N+ +N+2)混合束后硬度约提高1.4倍.


宝鸡市天成泰有色金属有限公司(简称:宝鸡天成泰)。成立于2007年(注册资金150万元);科研人员1名, 员工15名, 生产车间3000平方米,办公面积505平方米。主要生产:钛及钛合金异型材、复合溅射靶材。

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