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Oberflächenhärtungsbehandlung einer Titanlegierung (2).
2024-10-11
Nach dem letzten Artikel lernen wir heute weiter über die Oberflächenhärtungsbehandlung von Titanlegierungen. Durch Aufkohlen auf der Oberfläche von Titanlegierungen entsteht eine TiC-Phase mit hoher Härte. Die Haftung zwischen der TiC-Schicht und dem Substrat ist jedoch sehr schlecht, was eine praktische Anwendung verhindert. Durch Borieren auf der Oberfläche von Titanschmiedestücken entsteht ebenfalls eine TiB2-Phase mit hoher Härte. Laut Dokumenten werden säuregewaschene Titankomponenten in ein Mischpulver eingebettet, das zur Hälfte aus ungeformtem Borpulver und zur Hälfte aus A12O3-Pulver besteht (dem 0,75 % - 1,0 % NH4F*HF hinzugefügt werden) und eine Stunde lang bei 1010 °C erhitzt wird; dann bildet sich die TiB2-Schicht. Unter den oben genannten Bedingungen variiert die Dicke der Beschichtung von Legierung zu Legierung. Die Dicke der Beschichtung auf industriell reinem Titan beträgt 25 µm und auf TC4-Titanlegierungen 20 µm, mit einer Härte zwischen HV2800 und 3450. Das Borieren stellt hohe Anforderungen an die Temperatur, daher ist seine Anwendung eingeschränkt. Wenn zuerst Eisen auf Titanplatten galvanisiert und dann boriert wird, kann die Temperatur für die Borierung auf 870 °C gesenkt werden, die Dicke der Beschichtung kann 40 µm und die Härte HV2300 erreichen. Titan kann mit Stickstoff reagieren, daher muss Argon als Träger verwendet werden. Wenn ein Gasgemisch aus Sauerstoff und Stickstoff (Luft) als Sauerstoffquelle verwendet wird, bilden sich bei einer Temperatur (etwa 850 °C) genügend Nitride für die Sauerstoffdiffusion, was die Sauerstoffdiffusion verringert. Um die Tiefe und Verteilung der Sauerstoffdiffusionsschicht zu optimieren, muss die Sauerstoffkonzentration hoch genug sein, um eine maximale Diffusionsrate zu erzielen. Wenn die Konzentration jedoch zu hoch ist, bildet sich eine durchgehende Schicht aus Oberflächenoxidfilm, die angeblich die Diffusion verhindern kann.
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