Ti6Al4V合金表面微弧氧化及脈沖等離子體滲氮復合改性研究.pdf

1、鈦合金表面微弧氧化涂層因表面存在大量微孔，使其在某些場合應用受到限制。本文探索了微弧氧化后Ti6Al4V合金表面再滲氮的復合工藝技術。用OM、SEM和XRD研究了改性層的厚度、形貌和相結構，通過顯微硬度和摩擦磨損測試表征了改性層的力學性能。
　　試驗表明表面微孔逐漸被滲氮層填平封閉，變得更加平整。復合改性層表面主要由Al2TiO5、TiN、少量的銳鈦礦（TiO2）和Al2O3相組成。相同時間下滲氮溫度越高，或相同溫度下滲氮保溫時間

2、越長，Al2TiO5相對含量減少，TiN含量增加，滲層增厚。復合改性層截面光亮致密，內部分為了兩層，內層和外層相交界面起伏咬合、犬牙交錯。
　　微孔處局部SEM觀察表明先微弧后滲氮改性層形成源于微弧氧化后表面形成微孔中存在很多與基體貫穿的微孔，以及與基體存在薄弱氧化層的微孔，滲氮過程中，微孔內溫度較高，導致將微孔熔穿到基體，為N原子的滲入起了通道作用；隨著保溫時間延長或滲氮溫度提高，Al2TiO5相不斷分解成銳鈦礦（TiO2）和A

3、l2O3相，由于兩相熱膨脹系數不同，分解過程中會產生疏松和裂紋，也為N原子滲入提供了通道；微弧氧化涂層中本身存在α-Ti，在滲氮過程中與N原子結合形成滲層。
　　Ti6Al4V合金滲氮層表面硬度最高HV1853，滲層硬度沿截面梯度下降。Ti6Al4V合金微弧氧化涂層表面再滲氮復合改性層截面硬度梯度下降。
　　相同滑動摩擦條件下，Ti6Al4V合金直接微弧氧化涂層摩擦系數約為0.42，低于Ti6Al4V合金基體摩擦系數（0.4