一种提高钛合金表面硬化层的热处理方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113198710A(43)申请公布日2021.08.03(21)申请号202110477751.2(22)申请日2021.04.29(71)申请人中国航发北京航空材料研究院地址100095北京市海淀区北京市81号信箱(72)发明人李雪飞佟健博黄利军颜孟奇张明杰(74)专利代理机构中国航空专利中心11008代理人陈宏林(51)Int.Cl.B05D7/14(2006.01)B05D7/24(2006.01)B05D3/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种提高钛合金表面硬化层的热处理方法(57)摘要本发明是一种提高钛合金表面硬化层质量的热处理方法，该方法首先将钛合金锻件表面的油污和氧化皮清理干净，然后在锻件表面均匀的包覆一层涂层，晾干后在电阻炉中进行加热，保温一定时间后炉冷。通过控制加热过程渗氧速度和渗氧深度来获得高质量的表面硬化层。结果表明，钛合金经热处理渗氧后，表面的显微硬度提升约130％，增强了硬化层的耐磨性，表面硬度和耐磨性的提升能够扩大其应用范围。CN113198710ACN113198710A权利要求书1/1页1.一种提高钛合金表面硬化层的热处理方法，其特征在于：该方法是在钛合金锻件表面喷涂玻璃涂料，该玻璃涂料是玻璃粉和粘结剂的混合物，将钛合金锻件进行预热并保温，预热温度为200℃～300℃，保温时间为30～60min，将预热后的钛合金锻件表面喷涂玻璃涂料，喷涂完成后晾干，控制玻璃涂料的涂层厚度在1～2mm之间，在室温大气环境下对带有涂层的钛合金锻件进行热处理并保温，热处理温度为850℃，保温时间为24～32h，保温结束后随炉冷却至室温。2.根据权利要求1所述的提高钛合金表面硬化层的热处理方法，其特征在于：钛合金锻件在喷涂玻璃涂料之前，将钛合金锻件表面的油污或氧化皮去除干净，露出钛合金基体层。3.根据权利要求1所述的提高钛合金表面硬化层的热处理方法，其特征在于：所述玻璃涂料使用的玻璃粉牌号为Ti‑7。4.根据权利要求1所述的提高钛合金表面硬化层的热处理方法，其特征在于：所述玻璃涂料使用的粘结剂的牌号为NJ‑1。5.根据权利要求1所述的提高钛合金表面硬化层的热处理方法，其特征在于：所述玻璃涂料中的玻璃粉和粘结剂的质量比为1∶1。6.根据权利要求1所述的提高钛合金表面硬化层的热处理方法，其特征在于：所述玻璃涂料使用的玻璃粉牌号为Ti‑7，使用的粘结剂的牌号为NJ‑1，玻璃粉和粘结剂的质量比为1∶1。7.根据权利要求1所述的提高钛合金表面硬化层的热处理方法，其特征在于：所述热处理炉为电阻炉，其有效工作区的最大温度偏差不大于±10℃。8.根据权利要求1所述的提高钛合金表面硬化层的热处理方法，其特征在于：该方法的步骤如下：步骤一、将钛合金锻件表面的油污或氧化皮去除干净，露出钛合金基体层，锻件表面光滑平整即可，不做光洁度要求；步骤二、将玻璃粉和粘结剂进行混合，玻璃粉牌号为Ti‑7，粘结剂的牌号为NJ‑1，玻璃粉和粘结剂的质量混合比例为1∶1，混合后搅拌均匀，制得玻璃涂料；步骤三、将步骤一处理好的钛合金锻件放入电阻炉有效区内进行预热，预热温度为200℃～300℃，电阻炉达到设定的加热温度后，开始计算保温时间，保温时间范围为30～60min；步骤四、将步骤三预热好的钛合金锻件取出，用压缩空气将步骤二配制好的玻璃涂料均匀喷涂在钛合金锻件表面，涂层厚度控制在1～2mm，喷涂完成后晾干；步骤五、将步骤四处理好的钛合金锻件放在已达到设定加热温度T的电阻炉有效区内进行加热，设定的加热温度为850℃，电阻炉达到设定的加热温度后，开始计算保温时间，保温时间范围为24～32h；步骤六、将步骤五保温后的钛合金锻件炉冷至室温。2CN113198710A说明书1/4页一种提高钛合金表面硬化层的热处理方法技术领域[0001]本发明是一种提高钛合金表面硬化层质量的热处理方法，属于表面处理技术领域。背景技术[0002]钛合金具有密度低，比强度高，弹性模量低，抗腐蚀性能、高温力学性能、抗疲劳和蠕变性能都很好等诸多优点，在航空、航天等领域得到广泛应用。钛合金按照强度分为低强、中强和高强三类，即使是高强钛合金其表面的耐磨性能也比较差，这一缺点限制了钛合金的应用范围。提高钛合金的耐磨性，除表面形变强化之外，还有表面覆层和扩散热处理两类方法。表面覆层具有一定的优点，沉积材料灵活，功能多样化，但界面的结合力问题始终难以解决。热扩散的各种化学热处理获得广泛运用，目前，国内外学者大多采用真空+渗透元素的热处理方式来增强钛合金表面的耐磨性能，此方法花费的成本较高且不易实现。[0003]现有的真空热处理工艺的缺点是操作条件复杂，不易实现，成本较高，生成的渗氧层厚度较