Hoe titaniumplaten oppervlaktelegeringsmodificatietechnologie systematisch te analyseren?

Titanium platenlijden aan onvoldoende oppervlaktehardheid, slijtvastheid, oxidatieweerstand bij hoge- temperaturen en weerstand tegen wrijvingsslijtage. Onder complexe werkomstandigheden zijn ze gevoelig voor slijtage, oxidatie en corrosie, waardoor ze niet voldoen aan de lange- servicevereisten van hoogwaardige- toepassingen. Oppervlaktelegering dient als een mainstream versterkingsproces voor titaniumplaten. Door fysische, chemische en metallurgische methoden toe te passen om legeringselementen in de oppervlaktelaag van de platen te diffunderen, worden de samenstelling en microstructuur van de oppervlaktelaag gewijzigd. Vanuit het uitgangspunt dat de inherente eigenschappen van het substraat behouden blijven, worden oppervlakte-eigenschappen, waaronder slijtvastheid, corrosieweerstand en weerstand tegen hoge -temperaturen tegelijkertijd verbeterd.

 

 

Anders dan bij gewone coatings, vormt oppervlaktelegering van titaniumplaten een gradiëntlaag via metallurgische binding door middel van elementdiffusie, waardoor het risico op loslaten van de coating wordt geëlimineerd. Onder invloed van thermische energie dringen elementen zoals boor, stikstof, aluminium en chroom de titaniumoppervlaktelaag binnen om harde fasen te vormen en de microstructuur van het oppervlak te herstructureren, om de oppervlakteprestaties op een gerichte manier te versterken.

 

 

1. Chemische warmtebehandeling legeren

Nitreren

Het meest algemeen aanvaarde proces. Nitreren bij 500 ~ 650 graden genereert harde TiN- en Ti₂N-lagen met sterke hechting, uitstekende slijtvastheid en weerstand tegen wrijvingsslijtage, die op grote schaal wordt toegepast op precisiecomponenten in de lucht- en ruimtevaart. De nadelen zijn onder meer lange verwerkingscycli, dunne genitreerde lagen bij lage temperaturen, grove substraatkorrels en verminderde taaiheid bij hoge temperaturen.

Carbureren

Koolstofelementen diffunderen in het substraat en vormen een geharde TiC-laag, die de slijtvastheid van Ti-6Al-4V met 3 tot 5 keer kan verhogen. Het heeft echter de neiging om bij hoge temperaturen oxidatie te veroorzaken, en de uniformiteit van de gecarboneerde laag is afhankelijk van de oppervlakteconditie van het substraat, waardoor deze ongeschikt is voor dunwandige titaniumonderdelen met hoge precisie.

Saai

Produceert TiB- en TiB₂-lagen met hoge-hardheid met optimale slijtvastheid, corrosieweerstand en oxidatieweerstand bij hoge- temperaturen. Niettemin vertoont de gemodificeerde laag een hoge brosheid en heeft deze de neiging te barsten bij impact; Het proces verbruikt ook enorme energie en vergt een lange verwerkingstijd, dus het wordt zelden gebruikt voor precisiecomponenten.

Metaal cementeren

Elementen zoals aluminium, chroom en molybdeen worden geïnfiltreerd om een ​​gradiëntlaag te vormen, voornamelijk voor hoge- oxidatie en corrosiebestendigheid. Aluminiseren kan een dichte oxidefilm vormen, die past op lucht- en ruimtevaartcomponenten met hoge temperaturen. Het grootste nadeel ligt in de langzame diffusiesnelheid van metalen elementen, waardoor het moeilijk wordt om dikke gemodificeerde lagen te vervaardigen.

 

2. Hoge-Energy Beam-oppervlaktelegering

Warmtebronnen met hoge- energie, waaronder lasers en elektronenstralen, worden gebruikt om de oppervlaktelaag van titaniumplaten en legeringspoeders te smelten, waardoor ter plaatse dichte legeringslagen worden gevormd. Dit proces levert opmerkelijke versterkende effecten op met instelbare parameters en minimale substraatschade.

Het is onderverdeeld in twee laserverwerkingsmodi: vooraf-geplaatste poedercoating en synchrone poedertoevoer. Snel smelten en snel stollen via laserbehandeling kunnen fijn-korrelige, dichte gemodificeerde lagen produceren met instelbare dikte en samenstelling. Functionele coatings zoals titanium-koper en titanium-zilver kunnen worden bereid, en geoptimaliseerde processen kunnen poriën en scheuren verminderen zonder de prestaties van het substraat te beïnvloeden.

De beperkingen ervan houden verband met dure apparatuur, lage massaproductie-efficiëntie voor verwerking op grote- gebieden en grote problemen bij het debuggen van procesparameters.

 

3. Legering door dampafzetting

PVD

Vacuümcoating bij lage- temperatuur die gladde en uniforme coatings oplevert zonder thermische schade en die milieuvriendelijk is, waardoor de oppervlaktehardheid en slijtvastheid wordt verbeterd.

CVD

Filmvorming door gas-fasereacties met sterkere film-substraatbinding, geschikt voor het verwerken van speciaal-gevormde titaniumplaten.

Gemeenschappelijke nadelen van beide processen zijn onder meer dunne, gemodificeerde lagen en een beperkte levensduur van de slijtage, die alleen van toepassing zijn op werkomstandigheden met lichte- belasting en lage- slijtage, in plaats van industriële scenario's met zware- belasting.

 

 

1. Chemische warmtebehandeling

Lage kosten, geschikt voor massaproductie en sterke film-substraathechting. Het wordt meestal gebruikt voor basisslijtage- en corrosiebescherming van conventionele industriële titaniumonderdelen, maar vereist lange verwerkingscycli, kan substraten beschadigen bij hoge temperaturen en biedt slechts een enkele-functieverbetering.

 

2.Laserhoge-energiebundellegering

Uitstekende versterkingsprestaties, aanpasbare multifunctionele-coatings, kleine schade aan het substraat, toepasbaar op hoogwaardige- precisie-titaanonderdelen onder extreme werkomstandigheden. De nadelen zijn de hoge apparatuurkosten en de lage efficiëntie voor massaproductie.

 

3. Dampafzetting

Hoge verwerkingsprecisie, geen vervorming van het werkstuk en superieure oppervlaktekwaliteit, ideaal voor dun{0}}wandige precisieonderdelen en medische titaniummaterialen onder lichte belasting. De dunne gemodificeerde laag is echter niet bestand tegen slijtage door zware- belasting.

 

Selectieprincipes

Massa-geproduceerde werkstukken voor algemene zware- belasting: chemische warmtebehandeling

Op maat gemaakte hoogwaardige precisieonderdelen voor de lucht- en ruimtevaart- en medische industrie: laserlegeringen

Zeer-precieze, dun-wandige componenten met lage slijtage-eisen: dampafzetting

 

 

Ruihang levert als directe fabrikant van titaniumproducten grondstoffen van optimale kwaliteit voor de productie van uw precisiecomponenten. Als u aankoopbehoeften heeft voor titaniumplaten, neem dan gerust contact met ons op via e-mail:Sam.Rui@bjrh-titanium.com