文 献 综 述

1.1钛合金表面处理技术与发展趋势

1.1.1钛合金表面处理技术

钛合金是一种理想的轻质结构材料，具有重量轻、强度高以及耐腐蚀等综合优良性能，使其在航空航天、造船、化工和医疗等工业中得到广泛应用^[1]。而由于其硬度低，耐磨性差，从而使其应用范围受到了一定程度的限制，尤其是在一些涉及摩擦磨损的工况条件下，为了提高其耐磨性、耐腐蚀性等目的，常常对其进行各种不同的表面处理技术来进一步扩大钛合金的使用范围。钛合金表面技术的发展大致分为以下三个阶段：第一阶段是以热扩散和电镀为代表的传统表面技术阶段；第二阶段是以离子束、电子束、等离子体的应用作为标志的现代表面技术阶段；第三阶段是现代表面技术的综合应用和膜层结构设计阶段。

1）表面氮化

氮化钛具有耐磨损、耐腐蚀、硬度高、化学性能稳定的优异性能，在钛合金表面形成一层氮化钛硬化层能有效地强化钛合金表面及耐腐蚀性。而钛合金表面氮化主要有等离子氮化和气体氮化。

然后对经过氮化处理的钢材进行喷丸强化处理来提高钛合金性能。刘道新等^[2]人采用直流脉冲等离子电源设备对 TC4钛合金表面进行了渗氮处理，在Ti6Al4V 钛合金表面获得了由 TiN，Ti2N，Ti2AlN 等相组成的渗氮层，随后采用表面喷丸强化处理技术对渗氮的表面做了进一步的处理。由于喷丸强化处理改善了钛及钛合金表面的组织结构、应力状态，因此，显著提高了钛及钛合金抗微动磨蚀和耐磨损的能力。

2）渗碳处理

渗碳处理分为火花放电渗碳和等离子体辉光渗碳。火花放电渗碳是在钛表面的火花放电渗碳强化处理是一种独特的技术，在油中进行，电极与钛零件之间发生火花放电，由于油热分解生成碳，同时由于放电使钛表面局部升温熔化、气化或等离子化，使碳进人工作表面形成渗碳层，最终硬度可达HV22000左右^[3]。而等离子体辉光渗碳是采用辉光离子渗金属的技术在钛及钛合金的表面形成新的钛合金的一种技术。

3）激光熔覆