TC4合金表面离子渗Zr-N层的常温和600℃高温耐磨性

为改善钛合金室温和高温摩擦学性能,分别采用锆-氮离子共渗（Zr＋N）与离子渗锆后渗氮（Zr/N）两种工艺在TC4钛合金表面制备锆-氮改性层。利用球盘磨损试验机对比研究了两种Zr-N改性层在室温和600℃高温环境下的摩擦学性能。结果表明,两种工艺制备的Zr-N改性层均由ZrN相组成,Zr/N改性层还包含少量TiN相和较厚的Zr-Ti固溶体,两种等离子表面合金化层均使钛合金表面硬度显著提高。Zr/N改性层比Zr＋N离子共渗层表面硬度更高,渗层更深,表面承载能力更强。室温和600℃高温下,Zr/N改性层磨损率比TC4钛合金基材分别降低43倍和21倍;Zr＋N共渗改性层磨损率比TC4钛合金基材分别降低24倍和5倍。