TA2工业纯钛硼铝复合梯度渗层的耐磨性与高温抗氧化性能研究

卢耀平¹，王勇²，吴影³，段永华^1*

¹昆明理工大学材料科学与工程学院，云南省昆明市五华区，邮编650093

²昆明理工大学材料科学与工程学院，云南省昆明市五华区，邮编650093

³昆明理工大学材料科学与工程学院，云南省昆明市五华区，邮编650093

*duanyh@kust.edu.cn

摘要：钛及其合金由于具有良好的耐腐性，高的强度而被广泛运用于车辆工程、航空航天、海洋舰船、能源化工和生物医学等领域。然而其耐磨性和高温抗氧化性能较差，导致钛及其合金容易产生粘着磨损和机械性能下降，严重制约了钛及其合金更为广泛的工程应用。利用表面处理和改性技术改善钛及其合金的耐磨性和高温抗氧化性已经成为研究热点和重要课题。本文采用1050°C渗硼4h+1050°C渗铝4h硼-铝复合渗对TA2工业纯钛进行表面处理。利用XRD和SEM分析了复合渗层的物相与显微组织，结果表明复合渗层厚度为120μm，其显微组织从表面至基体依次为TiB₂外层、TiB晶须-TiAl₃次外层、TiAl₃层和扩散层；纳米压痕实验结果表明复合渗层的硬度由表面的26GPa降至基体的2.5GPa；由室温和250°C的摩擦磨损实验结果可知，复合渗后TA2纯钛耐磨性得到明显改善；高温抗氧化测试结果表明，复合渗后TA2纯钛的抗氧化性略低于单渗铝试样但高于单渗硼试样以及TA2基体。以上结果说明通过硼-铝复合渗处理之后的TA2纯钛具有高硬度及高温抗氧化性优异的特点，对提高钛及其合金表面性能、拓宽其应用具有重要研究价值。

关键词：表面工程；TA2；硼-铝复合渗；高温抗氧化；耐磨；