TC11钛合金盐浴渗硼工艺研究

发布时间：2020-05-22 11:31

【摘要】：TC11钛合金属于α+β钛合金,因高温强度性能优越,广泛应用于制造航空发动机的压气机盘、叶片、环形件、鼓筒和紧固件等零件。对TC11钛合金进行表面渗硼处理可有效增加其表面耐磨性能,提高该钛合金构件在磨损工况条件下的使用寿命。采用熔盐法,在TC11钛合金表面进行渗硼实验。以Cl~-为活化剂时,渗硼层较薄,锯齿状组织稀疏粗大,且弯曲不规则,而以CO_3~(2-)为活化剂时,渗硼层较厚,锯齿状组织尖锐,细长密集,熔盐法渗硼活化剂应以CO_3~(2-)为宜。以CO_3~(2-)为活化剂,并通过正交实验法,优化出熔盐法渗硼渗剂应以6%K_2CO_3+10%Al+84%Na_2B_4O_7为宜。以优化出的渗硼剂进行了TC11钛合金表面的单渗B、Ni-B、及Ni-Mo-B复合实验,研究了渗硼工艺(温度、时间)对渗硼组织的影响。结果表明,在950℃以下时,合金表面不能形成明显的渗硼层组织。在高于950℃时,渗硼层厚度随渗硼温度升高和保温时间延长而增加。TC11钛合金表面电沉积Ni、Ni-Mo后,再经1000℃×4h扩散热处理,Ni扩散层可达16.39μm,Ni-Mo扩散层可达13.53μm。与单渗硼相比,以Ni扩散层和Ni-Mo扩散层合金进行的Ni-B及Ni-Mo-B复合渗层厚度明显增加,在渗硼温度为1050℃保温时间为15h时,单渗硼致密层厚度可达8.50μm,Ni-B层可达24.00μm,Ni-Mo-B可达28.66μm。Ni、Mo元素对渗硼具有助渗作用,且Ni-Mo复合助渗比单一Ni助渗效果更好。单渗B,Ni-B及Ni-Mo-B复合渗层的物相分析表明,单渗硼组织由外侧致密层TiB_2和内侧锯齿状TiB组成;Ni-B复合渗层由TiB_2和硬度、脆性低的Ti_3Ni_4金属间化合物组成;Ni-Mo-B复合渗层由TiB_2、Ni_3B及TiMoB_4相组成。Ni合金元素减弱B原子在Ti(010)晶向上择优扩散能力,是Ni-B和Ni-Mo-B复合渗层不能形成锯齿状TiB组织的主要原因。单渗B、Ni-B及Ni-Mo-B复合渗层显微硬度分析表明,Ni元素降低了渗硼层显微硬度,提高渗硼层韧性。与单渗硼层(1400HV)相比,Ni-B复合渗层(1004HV)和Ni-Mo-B复合渗层(1169HV)的显微硬度以及从渗层表面至基体的硬度梯度明显降低。
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG156.87;V263

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本文编号：2675928