Ti-6Al-4V基体上氮电弧熔化法制备TiN层的组织及性能

吉林大学学报(工学版) ›› 2010, Vol. 40 ›› Issue (04): 995-0999.

Ti-6Al-4V基体上氮电弧熔化法制备TiN层的组织及性能

李欣,任振安,孙大千,谷诤巍

吉林大学材料科学与工程学院|长春 130022

收稿日期:2009-09-27 出版日期:2010-07-01 发布日期:2010-07-01
通讯作者: 任振安（1955-），男，教授.研究方向:材料表面改性.E-mail:renza@jlu.edu.cn E-mail:renza@jlu.edu.cn
作者简介:李欣（1980-）|女|讲师.研究方向:材料表面改性.E-mail:lin_xin@jlu.edu.cn
基金资助:
吉林省长春市科技计划项目(06GG135);吉林大学科学前沿与交叉学科创新项目(200903017)

TiN layers prepared by nitrogen arc melting technique on Ti-6Al-4V substrate

LI Xin,REN Zhen-an,SUN Da-qian,GU Zheng-wei

College of Materials Science and Engineering, Jilin University,Changchun 130022,China

Received:2009-09-27 Online:2010-07-01 Published:2010-07-01

摘要/Abstract

摘要：

采用直流氮电弧熔化方法在钛合金(Ti6Al4V)基体上原位制备了TiN表面层。采用扫描电子显微镜、X射线衍射和显微硬度仪等分析测试手段对TiN表面层的组织、硬度及摩擦磨损性能等进行了分析。探讨了电弧电流对TiN层组织及性能的影响。结果表明：通过氮电弧熔化法制备的TiN层组织为树枝晶，氮化层中树枝晶的含量随着深度的增加而减少，表面层与基体为冶金结合；随着电弧电流由60 A增加到100 A，所制备的TiN表面层中树枝晶的含量增加，表面层的硬度及耐磨性能都提高；当电弧电流为100 A时，所制备的TiN表面层的最高硬度可达到1885 HV，约为基体硬度的5倍，抗磨损性能也显著提高。

关键词: 材料失效与保护, 氮电弧, 氮化, 组织结构, 磨损

Abstract:

Direct current (DC) nitrogen arc melting technique is presented, which allows for insitu preparing TiN layers on Ti-6Al-4V substrate. The microstructures，hardness and wear properties of the TiN layers were investigated by scanning electron microscopy, X-ray diffraction and microhardness testing instrument. The effects of arc current on microstructure and properties of TiN layers were discussed. The TiN layer is mainly composed of TiN dendrites and the content of the TiN dendrites gradually decreased. The TiN layer has a good metallurgical bonding with substrate. With an increase of arc current from 60 A to 100 A, the amount of TiN dendrites increased, and the layer hardness and wear resistance enhanced. At the condition of 100 A, the TiN layer highest hardness reached 1885 HV which is about 5 times that of substrate. At the same time, the wear resistance of TiN layer was significantly increased.

Key words: surface and interface of materials, nitrogen arc, nitrided, microstructure, wear

中图分类号:

TG174.445

李欣,任振安,孙大千,谷诤巍. Ti-6Al-4V基体上氮电弧熔化法制备TiN层的组织及性能[J]. 吉林大学学报(工学版), 2010, 40(04): 995-0999.

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