TC11 합금 튜브, 티타늄 합금 소재의 경도 및 내마모성을 향상시키는 방법

티타늄 합금의 침탄은 표면에 매우 높은 경도를 갖는 TiC 상을 생성합니다. 그러나 TiC층과 기판의 결합력이 매우 좋지 않아 실용화에 어려움이 있다. 온도가 너무 높으면 티타늄 카바이드 입자의 성장이 가속화됩니다.

1. 소결 온도. 티타늄 카바이드 고망간강 접합 초경합금의 최종 소결 온도는 일반적으로 1420도로 간주되어 더 적합합니다. 소결 온도는 너무 높아서는 안됩니다. 결합 단계를 액상 금속 손실로 만들어 단단한 단계가 이웃하여 응집 및 성장하고 파괴 소스가 형성되도록 합니다. 앞서 분석한 경질상의 입자간 결합상이 적어지는 이유이다. 물론 소결 온도가 너무 낮아서는 안 됩니다. 그렇지 않으면 합금이 제대로 연소되지 않을 것입니다. 특히 탈결합, 환원, 액상 소결의 3단계에서 그렇습니다.

2, 소결 가열 속도. 이러한 합금 소결 가열 속도는 빠르지 않아야 합니다. 가열 속도와 유지 시간을 엄격하게 제어합니다. 저온 탈검 단계에서 빌렛은 압축 응력을 해제하고 성형제 휘발 과정을 거치기 때문에 가열 속도가 빠르면 성형제의 휘발과 증기로의 액화에 너무 늦어서 빌렛이 터집니다. 또는 미세 균열 현상; 환원 단계보다 900도 높은 곳에서 빌렛이 분말에 사용된 원료(예: Mn2Fe 중간 합금)를 휘발성 물질과 산소로 제거할 수 있는 충분한 시간을 갖도록 합니다. 액상 소결 단계에 들어갈 때에도 필요합니다. 액상 소결 단계에 들어갈 때 빌렛을 완전히 합금화하기 위해 온도 상승 속도를 늦추는 것도 필요합니다.

고온에서 티타늄은 산소, 질소 및 기타 가스와 반응하여 경화를 일으키고 질화를 위한 고온(800-900도)을 유발하여 표면 비커스 경도가 최대 700 이상입니다. 표면을 통해 적절한 양의 질소 또는 산소를 함유한 아르곤 가스에 표면 경도를 2-3 배 증가시킬 수 있습니다. 이온 도금을 통해 표면에 질화 티타늄 층이 생성되고 두께는 5 마이크론이며 표면 비커스 경도는 16,000-20,{{ 7}}; 크롬 도금 등. 질화 처리 시 서로 다른 영역이 형성될 수 있으며, 산소 함량이 너무 높지 않으면 질화티타늄으로 구성된 외부 영역이 형성되며, 이는 황금색을 띠고 경도가 14,000-17,000 MPa이지만, 이러한 티타늄 질화층은 질화온도가 낮거나, 고온으로 가열(어닐링)하면 금속 표면의 티타늄 고용체에 질소가 완전히 용해되기 때문에 형성이 매우 어렵고, 열처리 과정에서 질화티타늄층이 더 이상 증가하거나 사라지지 않습니다. 따라서 질화티타늄층이 발견되면 티타늄 고용체층은 이미 질소에 용해된 상태이며, 이 층 역시 경도는 높으나 심경도가 감소하는 것을 의미한다. 질화를 위해 암모니아를 사용하는 경우 수소 투과 효과로 인해 추가적인 조직 변화가 발생합니다. 질화티타늄은 단단하고 전기 전도성이 있습니다. 질화티타늄의 생성열은 모든 산화티타늄의 생성열을 초과합니다. 따라서 질화 공정은 산소가 완전히 제거된 조건에서 수행되도록 주의해야 합니다. 티타늄과 질소 사이의 표면 반응은 시간이 지남에 따라 포물선 패턴을 따릅니다. 따라서 질화 시간이 증가함에 따라 질화 속도는 감소합니다. 질화티타늄층에서의 질소의 확산속도는 아래 티타늄 고용체의 액역에서의 확산속도보다 낮기 때문에 두꺼운 질화층을 형성하는 것이 불가능하며, 질소나 암모니아의 순도가 높아야 한다. 산소는 질화물층의 형성을 방해할 뿐만 아니라 고온에서 표면층의 산화물피막을 제거하게 하기 때문에 녹는점에 도달하더라도 수분함량(습도)은 그 정도로 낮아야 한다.

티타늄 표면에 붕소가 침투하면 매우 단단한 TiB2 상이 생성됩니다. 문헌에 따르면, 비정질 붕소 분말과 A1203 분말에 포함된 절인 티타늄 부품은 분말 혼합물의 절반입니다(0.75% - 1.0%의 NH4F*HF)를 1010도에서 1시간 동안 보온하면 TiB2층을 생성할 수 있습니다. 위의 조건에서 코팅의 두께는 합금에 따라 다르며 산업용 순수 티타늄 코팅 두께는 25p, TC4 티타늄 합금은 두께 20um, 경도는 HV2800-3450 범위입니다. 붕소 침투 온도 요구 사항이 높기 때문에 적용 시 특정 제한 사항이 적용됩니다. 먼저 티타늄 판 전기도금 철을 사용하고 이어서 붕소화하면 붕소화 온도를 섭씨 870도까지 낮추고 코팅 두께는 최대 40um, 경도는 최대 HV2300까지 높일 수 있습니다. 티타늄은 질소와도 반응하므로 캐리어 아르곤으로 사용해야 합니다. 산소/질소 혼합가스(공기)를 산소 공급원으로 사용하는 경우 산소 확산 온도(약 850℃)에서 충분한 질화물이 형성되어 산소 확산이 감소합니다. 산소 확산층의 깊이와 분포를 최적화하기 위해서는 산소 농도가 충분히 높아 확산율이 높아야 합니다. 그러나 확산을 차단하는 것으로 보고된 연속적인 표면 산화막을 형성할 만큼 충분히 높을 수는 없습니다.

표면 경화의 목적은 내마모성을 향상시키고 마찰 조건에서 작동하는 부품의 상호 접착 위험을 제거하는 것입니다. 경도의 증가는 내식성 및 피로강도의 증가를 동반할 가능성이 있습니다. 여기서 첫 번째 관심은 표면 경도 향상, 공정 자체 및 표면 경도 향상에 미치는 영향입니다. 표면 경화는 가압된 보호 분위기가 있는 용광로에서 수행되고 잘 제어되어야 하며, 이는 균일한 비다공성 금홍석 층을 생성하기 위해 처리 종료 시 가스 조성을 쉽게 변경할 수 있도록 합니다. 결과는 TO 프로세스와 유사합니다. 이처럼 BDO/TO 조합 공정의 경우처럼 3단계 공정은 물론이고 1단계 공정으로 상당한 에너지 절감 효과를 얻을 수 있다. 이 공정은 완전히 불활성인 가스(아르곤과 산소)만을 사용하므로 환경 친화적이고 무독성이며 온실 효과에 기여하지 않습니다. 공정은 좋지만 진공 처리 비용이 많이 들고 2단계 산화/확산 공정에는 제어 문제가 명백히 존재합니다. 진공에서의 확산 시간이 고정되어 있더라도 단계에서 형성되는 산화물 양의 작은 변화는 후속 경도 분포에 큰 차이를 가져올 수 있습니다.