一种表面强化钛合金的渗铁方法.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CN105483610A(43)申请公布日2016.04.13(21)申请号201510848233.1(22)申请日2015.11.27(71)申请人燕山大学地址066004河北省秦皇岛市海港区河北大街西段438号(72)发明人刘日平景勤董泽蔺汉龙(74)专利代理机构石家庄一诚知识产权事务所13116代理人续京沙(51)Int.Cl.C23C10/08(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图1页(54)发明名称一种表面强化钛合金的渗铁方法(57)摘要一种表面强化钛合金，它是一种表面有厚度170-199微米含铁硬化合金层的钛合金；上述表面强化钛合金的渗铁方法主要是渗铁源极材料为工业纯铁，辅助阴极材料为奥氏体不锈钢材料，被渗材料为Ti72Zr17Al7V4钛合金，将经过机械抛光并超声清洗的被渗钛合金装入等离子冶金炉，抽真空后，充入氩气到工作气压35-45Pa，开启与被渗钛合金相连的电源，施加200～300V电压，对金属锆表面实施预轰击，5分钟后升至电压400-440V；打开源极电源，施加电压，轰击源极，并逐步施加电压到850-950V；渗镀2-4小时。本发明获得的金属锆表面硬度明显提高，由原来的460Hv左右增加到650Hv左右；同时渗镀后被渗合金的摩擦系数明显降低，磨损率降低66.67％。CN105483610ACN105483610A权利要求书1/1页1.一种表面强化钛合金，其特征在于：它是一种表面有厚度170～199含铁硬化合金层的钛合金材料。2.权利要求1的表面强化钛合金的渗铁方法，其特征在于：(1)原材料：渗铁源极材料为工业纯铁，被渗材料为Ti72Zr17Al7V4原子比钛合金；(2)渗镀处理：①清洗等离子冶金炉内辅助阴极与作为渗铁源极的工业纯铁，该辅助阴极材料为奥氏体不锈钢，将经过机械抛光并超声清洗的被渗钛合金装入等离子冶金炉，通过支架调整源极与被渗钛合金之间的极间距为15-20mm；抽真空，当真空室的真空度低于1Pa时，充入氩气到工作气压35-45Pa；开启与被渗钛合金相连的电源，对被渗钛合金施加200～300V电压，清洁被渗钛合金表面使其活化便于活性原子吸附，5分钟后升至规定电压400-440V；②打开源极电源，施加电压600～700V，轰击源极，并逐步施加电压到预定值850-950V；③渗镀2-4小时后，依次关闭源极电压、被渗钛合金电压、氩气及真空泵，抽到极限真空度时关闭真空泵，冷却水保持2个小时候后取出被渗钛合金。2CN105483610A说明书1/2页一种表面强化钛合金的渗铁方法[0001]技术领域本发明涉及一种合金的制备方法。[0002]背景技术钛合金比强度高，是应用最广泛的空间结构材料。但其强度、硬度低，耐磨性差，使这一优质材料的应用受到限制。尽管高强度钛合金开发方面已取得很大进展，但其表面硬度和耐磨性还需进一步提高。化学热处理强化是提高材料表面硬度和耐磨性的最有效手段。目前针对钛合金的化学热处理主要是渗碳或渗氮处理，但这两种方法获得的渗层很薄且不均匀。因此需探索钛合金的化学热处理强化方法，从而更有效地提高其表面硬度和耐磨性。[0003]发明内容本发明的目的在于提供一种方法简单、能够提高钛合金表面的强度和耐磨性的表面强化钛合金的渗铁方法。[0004]本发明的表面强化钛合金是一种表面有厚度为170～199微米含铁硬化合金层的钛合金材料。[0005]上述表面强化钛合金的渗铁方法如下：[0006]1、原材料：渗铁源极材料为工业纯铁，被渗材料为Ti72Zr17Al7V4(原子比)钛合金。[0007]2、渗镀处理：[0008]1)清洗等离子冶金炉内辅助阴极与作为渗铁源极的工业纯铁，该辅助阴极材料为奥氏体不锈钢，将经过机械抛光并超声清洗的被渗钛合金装入等离子冶金炉，通过支架调整源极与被渗钛合金之间的极间距为15-20mm；抽真空，当真空室的真空度低于1Pa时，充入氩气到工作气压35-45Pa；开启与被渗钛合金相连的电源，对被渗钛合金施加200～300V电压，清洁被渗钛合金表面使其活化便于活性原子吸附，5分钟后升至规定电压400-440V。[0009]2)打开源极电源，施加电压600～700V，轰击源极，并逐步施加电压到预定值850-950V。[0010]3)渗镀2-4小时后，依次关闭源极电压、被渗钛合金电压、氩气及真空泵，抽到极限真空度时关闭真空泵，冷却水保持2个小时候后取出被渗钛合金。[0011]本发明与现有技术相比具有如下优点：[0012]1、渗镀后铁被渗钛合金中形成了金属间化合物强化相，使得渗后钛合金表面硬度明显提高，由原来的460Hv左右增加到653Hv。[0013]2、渗镀后被渗钛合金摩擦系数明显降低；被渗钛合金耐磨性明显提高