Com millorar el comportament de desgast dels aliatges de titani?

Els aliatges de titani tenen els avantatges d'una alta resistència específica, una bona soldabilitat, una excel·lent biocompatibilitat i una resistència a la corrosió, i ara s'han convertit en un excel·lent material estructural per a aplicacions en ambients aeri, terrestres i marins. Tot i que els aliatges de titani s'utilitzen àmpliament en diversos camps, la seva baixa duresa, poca resistència al desgast i un alt coeficient de fricció limiten molt les seves aplicacions en tribologia.

Per millorar les propietats tribològiques dels aliatges de titani i millorar la seva resistència al desgast, es va realitzar un tractament de carburació sòlida en aliatge TA1, aliatge TC4 i aliatge TC21. El procés de carburació dels aliatges de titani es mostra a la taula 1. El gruix de la capa carburada i de la capa de TiC en l'aliatge TA1 augmenta amb temperatures de carburació més altes i temps de carburació més llargs. Per a l'aliatge TC4, el gruix de la subcapa composta augmenta amb temperatures més altes i temps de carburació més llargs, però el gruix total de la capa carburitzada disminueix a mesura que augmenta la temperatura de carburació. De la mateixa manera, el gruix de la capa carburada en l'aliatge TC21 disminueix amb l'augment de la temperatura de carburació. A temperatures de 1000 graus –1100 graus, el creixement de la subcapa composta en l'aliatge TC4 està controlat pel creixement de compostos intermetàl·lics de Ti-Al i les reaccions químiques entre C i els intermetàl·lics de Ti{-Al. La formació de la subcapa composta té un període d'incubació; després d'aquest període, la subcapa composta segueix una llei de creixement parabòlica. L'energia d'activació de la difusió calculada és de 192,597 kJ/mol.

Després del tractament de carburació, la duresa superficial de l'aliatge TA1, l'aliatge TC4 i l'aliatge TC21 va augmentar un 350,99%, 163,67% i 175,39%, respectivament, en comparació amb els aliatges originals. Es van realitzar proves de fricció i desgast de lliscament en sec als aliatges carburats, i els resultats van mostrar que, en comparació amb els aliatges originals, les taxes de desgast de l'aliatge carburitzat TA1, l'aliatge TC4 i l'aliatge TC21 van disminuir en més d'un 98,44%, 97,39% i 96,16%, respectivament, com a millora de la resistència a la carburació i TC4, respectivament. temperatura augmentada. Els paràmetres de la prova de desgast es mostren a la taula 2.