钛合金分段真空快速渗氮方法及装置.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CN111850456A(43)申请公布日2020.10.30(21)申请号202010726954.6(22)申请日2020.07.26(71)申请人贵州师范大学地址550025贵州省贵阳市花溪区贵州师范大学花溪校区材料与建筑工程学院(72)发明人杨闯雷伦福王正芹高雨琪吴什二潘文美赵应飞刘选文张茂(74)专利代理机构贵阳春秋知识产权代理事务所(普通合伙)52109代理人杨云(51)Int.Cl.C23C8/24(2006.01)C23C8/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图7页(54)发明名称钛合金分段真空快速渗氮方法及装置(57)摘要本发明公开了一种钛合金分段真空快速渗氮方法及装置，属于金属热处理方法及装置。其方法是将工件放入排除空气的反应罐内进行真空预热处理，升温至渗氮温度后按照压力交变循环的方式进行渗氮，然后真空扩散一定时间。其装置包括加热系统、真空系统及供气系统，加热系统由固定于炉体（1）中的反应罐（4）、位于该反应罐与所述炉膛之间的电热元件（2）、伸入炉膛中的热电偶（3）、将罐口封闭的炉门（9）构成；真空系统由与反应罐（4）连通抽气泵（12）构成；供气系统由通过进气管（5）与反应罐（4）连通的氮气瓶（11）构成。本发明可加快渗氮速度，促进氮向基体内扩散并形成梯度渗氮层、改善氮层脆性。是一种金属表面处理方法及装置。CN111850456ACN111850456A权利要求书1/1页1.一种钛合金分段真空快速渗氮方法，包括预处理步骤和循环渗氮步骤；其特征在于具体方法如下：1）将经过抛光清洗处理的工件放入反应罐内，向所述反应罐通入纯度≥99.99%的高纯氮气，直至罐内空气全部排出；2）反应罐抽真空至10-3～10-4Pa，然后将反应罐升温至750～780℃，保温0.5～1h；3）通入所述高纯氮气，直至罐内压力达到30000～60000Pa，然后将反应罐升温至800～900℃，保温；抽出氮气，直至罐内压力减为5000～15000Pa，保温；再次通入高纯氮气，直至罐内压力达到30000～60000Pa，保温；按高压-低压-高压的压力交变循环方式进行渗氮，循环渗氮过程的总时间为1～8h；在每次循环中，高压渗氮与低压渗氮的保温时间相同，且均为15～30min；4）将反应罐抽真空至10-3～10-4Pa，真空扩散1～5h后随炉冷却至室温。2.根据权利要求1所述的钛合金分段真空快速渗氮方法，其特征在于：在步骤3）中，所述高压渗氮压力为40000～50000Pa、所述低压渗氮压力为10000Pa，保温时间为20～25min，循环渗氮过程的总时间为3～6h；步骤4）中的真空扩散时间为2～4h。3.根据权利要求1所述的钛合金分段真空快速渗氮方法，其特征在于：在步骤3）中，高压渗氮压力为45000Pa、低压渗氮压力为10000Pa，保温时间为22min，循环渗氮过程的总时间为4.5h；步骤4）中的真空扩散时间为3h。4.一种实现权利要求1～3中任意一项所述的钛合金分段真空快速渗氮方法的装置，包括加热系统、真空系统及供气系统；其特征在于：所述加热系统由固定于炉体（1）炉膛中的反应罐（4）、位于该反应罐与所述炉膛之间且均匀分布的若干电热元件（2）、固定于炉体（1）上并伸入炉膛中的热电偶（3）、固定于反应罐（4）罐口处的法兰盘（8）、固定在该法兰盘上并将所述罐口密闭的炉门（9）构成；所述真空系统由与反应罐（4）连通的抽气口、通过管道与该抽气口连通的抽气泵（12）构成；所述供气系统由固定于反应罐（4）中并通过供气管与氮气瓶（11）连通的进气管（5）构成,反应罐（4）上安装有压力表（6）。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：法兰盘（8）与炉门（9）之间有密封圈，法兰盘（8）的表面盘绕有循环冷却水管（7）。6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：反应罐（4）中固定有抽气管（14），进气管（5）、抽气管（14）上均分布有若干小孔。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述管道与抽气泵（12）之间连接有冷凝器（13）。8.根据权利要求4～7中任意一项所述的装置，其特征在于：在反应罐（4）上靠近所述罐口的位置固定有与反应罐（4）内部连通的泄压阀（10）。2CN111850456A说明书1/5页钛合金分段真空快速渗氮方法及装置技术领域[0001]本发明涉及一种钛合金渗氮方法，尤其涉及一种钛合金分段真空快速渗氮方法；本发明还涉及一种实现该方法的热处理装置。属于金属表面处理及装置。背景技术[0002]钛合金具有高的比强度、耐腐蚀性好、耐高温以及生物相容性好等优点，广泛应用于航空航天、船舶、机械、石油化工和生物工程等领域。但钛合金表面硬度不高，不耐磨及耐疲劳性能差等缺