Titanlegeringar har fördelarna med hög specifik hållfasthet, god svetsbarhet, utmärkt biokompatibilitet och korrosionsbeständighet och har nu blivit ett utmärkt strukturmaterial för applikationer i luft-, land- och havsmiljöer. Även om titanlegeringar används i stor utsträckning inom olika områden, begränsar deras låga hårdhet, dåliga slitstyrka och höga friktionskoefficient avsevärt deras tillämpningar inom tribologi.
För att förbättra de tribologiska egenskaperna hos titanlegeringar och förbättra deras nötningsbeständighet utfördes solid uppkolningsbehandling på TA1-legering, TC4-legering och TC21-legering. Förkolningsprocessen för titanlegeringar visas i tabell 1. Tjockleken på det uppkolade lagret och TiC-lagret i TA1-legeringen ökar med högre uppkolningstemperaturer och längre uppkolningstider. För TC4-legering ökar tjockleken på det sammansatta underskiktet med högre temperaturer och längre uppkolningstider, men den totala tjockleken på det uppkolade lagret minskar när uppkolningstemperaturen stiger. På liknande sätt minskar tjockleken på det uppkolade lagret i TC21-legeringen med ökande uppkolningstemperatur. Vid temperaturer på 1000 grader –1100 grader styrs tillväxten av det sammansatta underskiktet i TC4-legering av tillväxten av Ti-Al-intermetalliska föreningar och de kemiska reaktionerna mellan C och Ti-Al-intermetallerna. Bildandet av det sammansatta underskiktet har en inkubationstid; efter denna period följer det sammansatta underskiktet en parabolisk tillväxtlag. Den beräknade diffusionsaktiveringsenergin är 192,597 kJ/mol.
| Kvalitet |
Förkolningstemperatur (grad) |
Uppkolningstid (h) |
|
TA1 |
950,1000,1050,1100 |
4,6 |
|
TC4 |
950,1000,1050,1100 |
1,2,4,6,10 |
|
TC21 |
950,1000,1050,1100 |
4,6 |
Efter uppkolningsbehandling ökade ythårdheten hos TA1-legering, TC4-legering och TC21-legering med 350,99%, 163,67% respektive 175,39% jämfört med de ursprungliga legeringarna. Torrglidfriktions- och slitagetester utfördes på de uppkolade legeringarna, och resultaten visade att jämfört med de ursprungliga legeringarna, minskade nötningsgraden för uppkolad TA1-legering, TC4-legering och TC21-legering med mer än 98,44 %, 97,39 % och 96,16 %, och 96,16 %, och TC-legeringen förbättrades med mer än 98,44 %, 97,39 % och 96,16 %, respektive TC-legering. temperaturen ökade. Förslitningstestparametrarna visas i tabell 2.
|
Glidhastighet (m/s) |
Ladda nyttolast (N) |
|
0.2 |
10,15,20,30,40,50,60,70,80,100,120 |
|
0.5 |
10,20,30,40,60,80,100,120,140,180 |
|
1.0 |
10,15,20,25,30,35,40,50,60 |
|
2.0 |
10,15,20,25,30 |
