Как да подобрим поведението при износване на титанови сплави?

Титановите сплави имат предимствата на висока специфична якост, добра заваряемост, отлична биосъвместимост и устойчивост на корозия и сега са се превърнали в отличен структурен материал за приложения във въздушна, земна и морска среда. Въпреки че титановите сплави се използват широко в различни области, тяхната ниска твърдост, слаба устойчивост на износване и висок коефициент на триене значително ограничават приложенията им в трибологията.

За да се подобрят трибологичните свойства на титановите сплави и да се подобри тяхната устойчивост на износване, беше проведено твърдо карбуризиране на сплав TA1, сплав TC4 и сплав TC21. Процесът на карбуризация за титанови сплави е показан в таблица 1. Дебелината на карбуризирания слой и TiC слоя в сплав TA1 се увеличава с по-високи температури на карбуризация и по-дълго време на карбуризация. За сплав TC4 дебелината на подслоя на съединението се увеличава с по-високи температури и по-дълго време на карбуризация, но общата дебелина на карбуризирания слой намалява с повишаване на температурата на карбуризация. По същия начин, дебелината на карбуризирания слой в сплавта TC21 намалява с повишаване на температурата на карбуризация. При температури от 1000 градуса –1100 градуса, растежът на подслоя на съединението в сплавта TC4 се контролира от растежа на Ti-Al интерметалните съединения и химичните реакции между C и Ti-Al интерметалните съединения. Образуването на съставния подслой има инкубационен период; след този период съставният подслой следва параболичен закон за растеж. Изчислената енергия на активиране на дифузия е 192,597 kJ/mol.

След обработка с карбуризиране повърхностната твърдост на сплавта TA1, сплавта TC4 и сплавта TC21 се увеличи съответно с 350,99%, 163,67% и 175,39% в сравнение с оригиналните сплави. Бяха проведени тестове за триене при сухо плъзгане и износване на карбуризираните сплави и резултатите показаха, че в сравнение с оригиналните сплави, степента на износване на карбуризираната сплав TA1, сплавта TC4 и сплавта TC21 намалява съответно с повече от 98,44%, 97,39% и 96,16%, а устойчивостта на износване на сплавта TC4 се подобрява с карбуризирането повишена температура. Параметрите на теста за износване са показани в таблица 2.