Kuinka parantaa titaaniseosten kulumiskäyttäytymistä?

Titaaniseoksilla on korkea ominaislujuus, hyvä hitsattavuus, erinomainen bioyhteensopivuus ja korroosionkestävyys, ja niistä on nyt tullut erinomainen rakennemateriaali sovelluksiin ilma-, maa- ja meriympäristöissä. Vaikka titaaniseoksia käytetään laajasti eri aloilla, niiden alhainen kovuus, huono kulutuskestävyys ja korkea kitkakerroin rajoittavat suuresti niiden käyttöä tribologiassa.

Titaaniseosten tribologisten ominaisuuksien parantamiseksi ja niiden kulutuskestävyyden parantamiseksi TA1-, TC4- ja TC21-lejeeringeille suoritettiin kiinteä hiiletyskäsittely. Titaaniseosten hiiletysprosessi on esitetty taulukossa 1. Hiiltyneen kerroksen ja TiC-kerroksen paksuus TA1-lejeeringissä kasvaa korkeampien hiiletyslämpötilojen ja pidempien hiiletysaikojen myötä. TC4-seoksella yhdistealakerroksen paksuus kasvaa korkeammissa lämpötiloissa ja pidempiä hiiletysaikoja, mutta hiiltyneen kerroksen kokonaispaksuus pienenee, kun hiiletyslämpötila nousee. Vastaavasti hiiltyneen kerroksen paksuus TC21-lejeeringissä pienenee hiiletyslämpötilan noustessa. 1000–1100 asteen lämpötiloissa TC4-lejeeringin yhdistealakerroksen kasvua säätelevät metallienvälisten Ti-Al-yhdisteiden kasvu sekä C:n ja Ti-Al-intermetallien väliset kemialliset reaktiot. Yhdistetyn alikerroksen muodostumisella on inkubaatiojakso; tämän jakson jälkeen yhdistealikerros noudattaa parabolista kasvulakia. Laskettu diffuusioaktivaatioenergia on 192,597 kJ/mol.

Hiiletyskäsittelyn jälkeen TA1-, TC4- ja TC21-lejeeringin pintakovuus kasvoi 350,99 %, 163,67 % ja 175,39 % verrattuna alkuperäisiin seoksiin. Hiiletetyille seoksille suoritettiin liukukitka- ja kulumiskokeet, ja tulokset osoittivat, että alkuperäisiin seoksiin verrattuna hiiltyneen TA1-, TC4- ja TC21-seoksen kulumisasteet laskivat yli 98,44 %, 97,39 % ja 96,16 %, koska TC:n kulumiskestävyys parani, ja 96,16 %. lisääntynyt. Kulutustestin parametrit on esitetty taulukossa 2.