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不同温度离子渗氮对Ti6Al4V渗层及海水环境摩擦学性能的影响

钛合金，离子渗氮，扩散层，摩擦学性能

本文利用辉光离子渗氮炉对Ti6Al4V进行渗氮处理，主要研究了不同渗氮温度对渗层的影响以及在海水中的耐磨性，并以空气和去离子水做对比。研究发现高温离子渗氮时（700°C，835°C）表面产生了500-900nm左右的白亮层（TiN，Ti₂N）；而低温离子渗氮时（550°C，600°C）未产生白亮层。扩散层根据N，Al元素的分布可分为富氮扩散层和贫氮扩散层。高温离子渗氮时，富氮扩散层可达3-4μm左右，贫氮扩散层可达130-330μm左右；而低温离子渗氮时，富氮扩散层只有300-400nm左右，贫氮扩散层只有3-7μm左右。随着渗氮温度的升高耐磨性逐渐增强，海水中摩擦系数从0.397下降到0.241，磨损率从291×10^-6mm³/N×m下降到0.144×10^-6mm³/N×m。由于去离子水以及海水的润滑作用，摩擦系数相比空气中均有下降，但始终为磨粒磨损且未发现新物质生成。此外随渗氮温度的升高，硬度、弹性模量和硬弹比均有提高。