钛合金TC4材料的组成为Ti-6Al-4V,属于(α+β)型
钛合金,具有良好的综合力学
机械性能。
比强度大。TC4的强度sb=1.012GPa,密度g=4.51g/cm3,比强度sb/g=23.5,而
合金钢的比强度sb/g小于18。 钛合金
热导率低。 钛合金的热导率为铁的1/5、铝的1/10,TC4的热导率l=7.955W/m·K。
线膨胀系数=8.6*10-6℃(0-100℃),
比热=0.612j/g·℃。钛合金的
弹性模量较低。TC4的弹性模量E=110GPa,约为钢的1/2,故钛合金加工时容易产生变形。其
泊松比为0.34。 TC4(Ti-6Al-4V)和TA7(Ti-5Al-2.5Sn)钛合金,采用两种注入方案进行
表面改性,试验表明,钛合金经离子注入后,提高了显微硬度,显著地降低了
滑动摩擦系数,有效地提高了
耐磨性.为探明其改性机理,对注入与未注入样品进行了X射线光电子能谱(XPS)分析,获得满意的结果.
选航空用的TC4、TA7
钛合金,试件制成圆盘状,尺寸为40*5mm,所有试件表面均抛光至镜面.
① 在TC4及TA7
钛合金
试件上溅射镀Ti,Ti膜总厚度为540nm(5400A).在镀Ti膜过程中,同时用(N+ +N+2)进行动态反冲注入,
束流能量为50keV,束流密度为45μA/cm2,剂量为7*1017/cm2,靶室
真空度为1.33*10-2Pa;
② 在①的基础上,再注入C+,束流能量为40keV,剂量为3*1017/cm2.
从表1看出,
离子注入后,试件的显微硬度都有不同程度的提高,其中
TC4钛合金注入(N+ +N+2)混合束后硬度约提高1.4倍.
抗拉强度σb/MPa≥895,规定残余伸长应力σr0.2/MPa≥825,
伸长率δ5(%)≥10,
断面收缩率ψ(%)≥25
TC4含
钛(Ti) 余量,
铁(Fe)≤0.30,碳(C)≤0.10,氮(N)≤0.05,氢(H)≤0.015,氧(O)≤0.20,
铝(Al)5.5~6.75,钒(V)3.5~4.5