純鈦及TC4鈦合金抗空蝕性能的研究.pdf

1、早在1895年人們就發(fā)現(xiàn)流體機械中存在空蝕現(xiàn)象,空蝕破壞嚴重影響材料的使用壽命。目前空蝕涉及船舶、水工、機械、化工、發(fā)電以及生物醫(yī)學等諸多領域,鈦及鈦合金在這些領域內都有著廣泛的應用。然而,對于純鈦及TC4鈦合金的空蝕行為的研究較少,純鈦及TC4鈦合金由于硬度較低,其抗空蝕性能不佳,如何有效地提高純鈦及TC4鈦合金表面的抗空蝕性能成為急需解決的問題。
　　本文利用超聲波磁致伸縮空蝕試驗機在實驗室條件下對空蝕的過程進行模擬,運用失重

2、法、掃描電子顯微鏡、顯微硬度、XRD等分析方法對純鈦及TC4鈦合金的空蝕行為進行分析,并利用固體滲硼和離子注入的方法對純鈦及TC4鈦合金進行表面改性,以改善純鈦及TC4鈦合金的抗空蝕性能,在優(yōu)化工藝的基礎上初步探討其作用機理。實驗的結果表明:
　　(1)具有較高硬度的TC4鈦合金比純鈦在8 h的空蝕過程中累積失重量低,TC4鈦合金具有更好的抗空蝕性能。
　　(2)在純鈦和TC4鈦合金的表面進行滲硼熱處理后,在材料的表面得到了

3、TiB2和TiB的雙相滲硼層,滲硼層與基體冶金結合,表面硬度顯著的提高。在對滲硼后的試樣進行8 h空蝕的過程中,滲硼試樣的失重量始終保持很低,說明表面的滲硼層對空蝕破壞起到了很好的保護作用。
　　(3)經(jīng)Nb離子注入后的材料的表面硬度提高了50％,抗空蝕性能在一定程度上得到改善,但由于離子注入層很薄(約為100 nm),不如固體滲硼處理得到的試樣的抗空蝕性能好。在空蝕的初期,離子注入層能夠對裂紋和蝕坑的生成起到一定的阻止作用,從而