钛合金离子渗氮表面完整性研究

对Ti-6Al-4V钛合金真空离子渗氮层的表面完整性进行测试.分析了渗氮温度、时间等工艺参数对渗层表面粗糙度、残余应力等的影响规律和机制.研究表明,在650~900 ℃范围内,随着渗氮温度的升高和渗氮时间的增加,表面粗糙度总体呈现增加的趋势.其中,渗氮温度从700 ℃增加到750 ℃,渗氮层表面粗糙度大幅增加,残余应力转变为残余压应力,且应力绝对值显著增加.证明钛合金反应扩散渗氮机制启动温度在700~750 ℃范围内,从而,钛合金离子渗氮适合的温度应大于750 ℃.同时表明,钛合金渗氮层表面完整性与反应扩散渗氮行为密切相关.在渗氮温度不高于850 ℃,渗氮时间不超过16 h的条件下,因渗氮引起的表面粗糙度增加不超过0.3 μm,渗层表面残余压应力可达-500 MPa.