TC11 alaşımlı borunun, titanyum alaşımlı malzemenin sertliği ve aşınma direnci nasıl artırılır

Titanyum alaşımının karbürizasyonu yüzeyde çok yüksek sertliğe sahip TiC fazı oluşturur. Ancak TiC tabakasının altlık ile bağlanması çok zayıf olduğundan pratik kullanıma engel olmaktadır. Çok yüksek sıcaklık, titanyum karbür tanesinin büyümesini hızlandıracaktır:

1. Sinterleme sıcaklığı. Titanyum karbür yüksek manganezli çelik bağlantı semente karbürün son sinterleme sıcaklığı genellikle daha uygun olan 1420 derece olarak alınır. Sinterleme sıcaklığı çok yüksek olmamalıdır. Hatta bağlanma fazını sıvı faza dönüştürerek metal kaybına neden olur, böylece sert faz komşu olarak meydana gelir, toplanma ve büyüme, kırılma kaynağı oluşumu meydana gelir. Daha önce analiz edilen sert fazın taneleri arasındaki bağlanma fazının azalmasının nedeni budur. Tabii ki sinterleme sıcaklığı çok düşük olmamalıdır, aksi takdirde alaşım yetersiz pişirilecektir. Özellikle bağ açma, indirgeme ve sıvı faz sinterlemenin 3 aşamasında.

2, sinterleme ısıtma hızı. Bu tür alaşım sinterleme ısıtma hızı hızlı olmamalıdır. Isıtma hızını ve tutma süresini sıkı bir şekilde kontrol etmek. Düşük sıcaklıkta zamk giderme aşamasında, kütük sıkıştırma stresini ve şekillendirme maddesinin buharlaşma sürecini serbest bırakır, eğer ısıtma hızı hızlıysa, şekillendirme maddesinin buharlaşması ve sıvılaştırılması için çok geç olur, böylece kütük patlar veya mikro çatlama olgusu; Kütüğün tozda kullanılan ham maddeleri (örn. Mn2Fe ara alaşımı) uçucu maddeler ve oksijenden çıkarmak için yeterli zamana sahip olmasını sağlamak için indirgeme aşamasının 900 derece üzerinde; Sıvı faz sinterleme aşamasına girerken ayrıca sıvı faz sinterleme aşamasına girildiğinde kütüğün tamamen alaşımlı hale getirilmesi için sıcaklık artış hızının yavaşlatılması da gereklidir.

Titanyum yüksek sıcaklıklarda oksijen, nitrojen ve diğer gazlarla reaksiyona girerek sertleşmeye, nitrürleme için yüksek sıcaklığa (800-900 derece) neden olur, böylece yüzey Vickers sertliği 700 veya daha fazla olur; uygun miktarda nitrojen veya oksijen içeren argon gazında yüzey oluşturma yoluyla, böylece yüzey sertliği 2-3 kat arttırılabilir; İyon kaplama yoluyla, bir titanyum nitrür tabakasının oluşma yüzeyi, kalınlığı 5'tir. Kalınlık yaklaşık 5 mikrondur ve yüzey Vickers sertliği 16,000-20,{{ kadar yüksektir. 7}}; krom kaplama vb. Nitrasyon sırasında farklı bölgeler oluşabilir, oksijen içeriği çok yüksek değilse altın renginde ve sertliği 14,000-17,{000 olan titanyum nitrürden oluşan dış bölge oluşur. MPa, ancak bu titanyum nitrür tabakasının oluşturulması çok zordur çünkü nitrürleme sıcaklığı düşük olduğunda veya yüksek sıcaklığa ısıtıldığında (tavlama), nitrojen, metalin yüzeyindeki titanyum katı çözeltisi içinde tamamen çözülür, ve ısıl işlem prosesi sırasında titanyum nitrit tabakası artık artmaz veya kaybolmaz. Bu nedenle, titanyum nitrür tabakası bulunduğunda, titanyum katı çözelti tabakası zaten nitrojen içinde çözünmüştür ve bu tabaka da yüksek bir sertliğe sahiptir, ancak çekirdek sertliği azalır. Nitrürleme için amonyak kullanıldığında, hidrojen nüfuzunun etkisiyle ek organizasyonel değişiklikler meydana gelir. Titanyum nitrür serttir ve elektriksel olarak iletkendir. Titanyum nitrürün oluşma ısısı tüm titanyum oksitlerinkini aşıyor. Bu nedenle nitrürleme işleminin oksijenin tamamen uzaklaştırıldığı koşullar altında gerçekleştirilmesine de dikkat edilmelidir. Titanyum ve nitrojen arasındaki yüzey reaksiyonu zaman içinde parabolik bir düzen izler. Bu nedenle nitrürleme süresi arttıkça nitrürleme hızı azalır. Nitrürlenmiş titanyum katmanındaki nitrojenin difüzyon hızı, aşağıdaki katı titanyum çözeltisinin sıvı bölgesindekinden daha az olduğundan, kalın bir nitrürlenmiş katman oluşturmak mümkün değildir ve nitrojen veya amonyağın yüksek saflıkta olması gerekir. Oksijen nitrür tabakasının oluşumunu engellediği gibi, daha yüksek sıcaklıkta yüzey tabakasının oksit kabuğunu uzaklaştırmasına da neden olduğundan, erime noktasına ulaşsa bile nem içeriğinin (nem) bu dereceye kadar daha az olması gerekir.

Titanyum yüzeylere bor infiltrasyonu yine çok sert olan TiB2 fazını üretir. Literatüre göre, amorf bor tozu ve toz karışımının A1203 toz yarısına gömülmüş salamura titanyum parçaları (bu, %0.75% - 1.0% ekledi) NH4F*HF) 1010 derecede ısıyı 1 saat muhafaza ederek TiB2 tabakası oluşturabilirsiniz. Yukarıdaki koşullar altında, kaplamanın kalınlığı farklı alaşımlara göre değişmekte olup, endüstriyel saf titanyum kaplama kalınlığı 25p, TC4 titanyum alaşımı 20um kalınlıkta, sertlik HV2800-3450 aralığındadır. Bor penetrasyon sıcaklığı gereksinimleri yüksektir, bu da uygulamasını belirli sınırlamalara tabi kılar. İlk önce titanyum plaka elektrokaplama demirinde, ardından borizasyonda borizasyon sıcaklığı 870 santigrat dereceye düşürülebilir, kaplama kalınlığı 40um'a kadar, sertlik HV2300'e kadar çıkabilir. Titanyum nitrojenle de reaksiyona girdiğinden dolayı taşıyıcı argon olarak kullanılması gerekir. Oksijen kaynağı olarak oksijen/azot gaz karışımını (hava) kullanırsanız, oksijen difüzyon sıcaklığında (yaklaşık 850 derece C) yeterli nitrür oluşacak ve oksijen difüzyonu azalacaktır. Oksijen difüzyon katmanının derinliğini ve dağılımını optimize etmek için, oksijen konsantrasyonunun büyük bir difüzyon hızı üretecek kadar yüksek olması gerekir. Ancak difüzyonu bloke ettiği bildirilen sürekli bir yüzey oksit filmi oluşturacak kadar yüksek olamaz.

Yüzey sertleştirmenin amacı aşınma direncini arttırmak ve sürtünme koşullarında çalışan parçaların birbirine yapışma riskini ortadan kaldırmaktır. Sertlikteki artışa korozyon direnci ve yorulma mukavemetindeki artışın eşlik etmesi mümkündür. Buradaki ilk endişe, yüzey sertliğinin iyileştirilmesi, sürecin kendisi ve bunun yüzey sertliğinin iyileştirilmesi üzerindeki etkisidir. Yüzey sertleştirme, homojen, gözeneksiz bir rutil tabaka oluşturmak amacıyla, işlemin sonunda gaz bileşiminin kolayca değiştirilebilmesine olanak tanıyan, basınçlı koruyucu atmosfere sahip bir fırında gerçekleştirilmeli ve iyi kontrol edilmelidir. Sonuç TO işlemine benzer. Bu sayede BDO/TO kombinasyon prosesinde olduğu gibi üç adımlı bir sürecin yanı sıra tek adımlı bir süreç oluyor ve ciddi oranda enerji tasarrufu sağlanıyor. İşlem yalnızca tamamen inert gazlar (argon ve oksijen) kullanır ve bu nedenle çevre dostudur, toksik değildir ve sera etkisine katkıda bulunmaz. İşlem iyi olmasına rağmen vakum işlemi pahalıdır ve iki aşamalı oksidasyon/difüzyon işleminde bariz kontrol sorunları vardır. Vakumdaki difüzyon süresi sabit olsa bile, adımda oluşan oksit miktarındaki küçük değişiklikler sonraki sertlik dağılımında önemli farklılıklara yol açabilir.