【技术实现步骤摘要】
本申请属于材料表面处理，尤其涉及一种钛合金表面匀质化气体渗氮强化工艺。
技术介绍
1、钛合金凭借优异的力学性能、耐腐蚀性能以及生物相容性在航天航空、海洋以及医疗等领域应用广泛，然而低硬度与高摩擦系数导致的较差的摩擦学性能严重限制了其在诸多关键摩擦界面的深度使用。
2、钛合金表面气体渗氮处理是将工件置于氮气环境中并通过各种加热和保温方式使氮元素渗入工件表面以制备氮化物陶瓷强化层的化学热处理工艺，其工艺参数易控制且具有均匀处理形状复杂部件的能力，是实现钛合金在摩擦界面应用的有效手段。然而，在钛合金表面气体渗氮过程中，zr、nb、ta、al等合金元素的存在对氮元素的扩散有着显著的阻碍作用，钛合金表面难以形成具有均匀组织结构及物相组成的氮化物陶瓷层，在经长时间循环载荷作用后易出现疲劳剥落和过度磨损问题，从而造成材料过早失效。因此，亟需开发新型钛合金表面气体渗氮工艺以进一步提高钛合金材料的摩擦学性能。
3、公告号为cn 112548103 b的现有技术公开了一种钛合金激光增材修复与表面渗氮复合处理工艺，先是对钛合金零件受损表面进行前处理，随后采用激光增材修复技术并以钛合金粉、纯锆粉和纯铝粉的混合粉末为修复材料对磨损表面进行修复，最后经气体渗氮处理获得高质量的修复与表面改性试样。
4、但是，上述钛合金表面气体渗氮处理工艺存在以下问题：一是其他合金元素的存在对氮元素的扩散存在阻碍作用，影响钛合金表面的渗氮均匀性，导致其表面形成的氮化物陶瓷层耐磨性较弱；二是该复合处理工艺仅针对表面受损钛合金零部件，并不适用于
技术实现思路
1、本申请公开一种钛合金表面匀质化气体渗氮强化工艺，旨在解决现有钛合金表面气体渗氮强化工艺面临的氮化物陶瓷层的不均匀性问题。
2、为了实现上述目的，本申请的技术方案是：
3、本申请的第一方面提供了一种钛合金表面匀质化气体渗氮强化工艺，所述工艺包括：
4、对钛合金零件表面进行前处理，并通过等离子喷涂技术在其表面制备厚度为35-50μm的纯钛表面渗氮前置区，得到表面处理的钛合金；
5、在高纯氮气氛围下，对所述表面处理的钛合金零件进行高温气体渗氮处理：温度为800-1200℃，升温速率为5-15℃/min，氮气流速为50-150ccm，保温6-10h；再经中低温真空保温处理：温度为400-600℃，降温速率为5-15℃/min，保温4-8h；降至室温后，取出进行后处理。
6、结合第一方面优选地，所述钛合金包括α钛合金、α+β钛合金及β钛合金中的一种。
7、结合第一方面优选地，所述前处理工艺包括机械磨光、抛光、滚光、刷光、喷砂处理过程中的一种或几种。
8、结合第一方面优选地，所述等离子喷涂技术的工艺条件：电流为600-700a，电压为36-40v。
9、结合第一方面优选地，所述进行高温气体渗氮处理时的装置包括真空炉或气氛管式炉。
10、结合第一方面优选地，所述进行高温气体渗氮处理前，通入稀有气体气压达到1.5×105pa，抽真空至10-2-10-4pa，重复操作3-5次。
11、结合第一方面优选地，所述进行中低温真空保温处理前，抽真空至10-2-10-4pa。
12、结合第一方面优选地，所述后处理工艺包括机械磨光、抛光、滚光、喷砂及清洗处理过程中的一种或几种。
13、与现有技术相比，本申请实施例的优点或有益效果至少包括：
14、本申请提供的制备工艺是通过等离子喷涂技术在钛合金零件表面制备纯钛表面渗氮前置区，再经高温气体渗氮与中低温真空保温处理，一方面，制得具有良好紧密度与致密度且无合金成分的纯钛表面渗氮前置区，可避免钛合金基体中其他合金元素对氮扩散的影响，能够有效改善氮化物陶瓷层组织及物相均匀性；另一方面，高温气体渗氮处理能够使钛合金零件表面形成具有足够厚度的均质化氮化物陶瓷层，同时，中低温真空保温又可促使氮元素从高浓度区域向低浓度区域扩散，从而形成氮元素在氮化物陶瓷层中由上至下的浓度梯度分布，以此增强氮化物陶瓷层与基体结合强度，并改善其断裂韧性和耐磨性。
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1.一种钛合金表面匀质化气体渗氮强化工艺，其特征在于，所述工艺包括：
2.根据权利要求1所述的钛合金表面匀质化气体渗氮强化工艺，其特征在于，所述钛合金包括α钛合金、α+β钛合金及β钛合金中的一种。
3.根据权利要求1所述的钛合金表面匀质化气体渗氮强化工艺，其特征在于，所述前处理工艺包括机械磨光、抛光、滚光、刷光、喷砂处理过程中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的钛合金表面匀质化气体渗氮强化工艺，其特征在于，所述等离子喷涂技术的工艺条件：电流为600-700A，电压为36-40V。
5.根据权利要求1所述的钛合金表面匀质化气体渗氮强化工艺，其特征在于，所述进行高温气体渗氮处理时的装置包括真空炉或气氛管式炉。
6.根据权利要求1所述的钛合金表面匀质化气体渗氮强化工艺，其特征在于，所述进行高温气体渗氮处理前，通入稀有气体气压达到1.5×105Pa，抽真空至10-2-10-4Pa，重复操作3-5次。
7.根据权利要求1所述的钛合金表面匀质化气体渗氮强化工艺，其特征在于，所述进行中低温真空保温处理前，抽真空至10-
8.根据权利要求1所述的钛合金表面匀质化气体渗氮强化工艺，其特征在于，所述后处理工艺包括机械磨光、抛光、滚光、喷砂及清洗处理过程中的一种或几种。
...【技术特征摘要】
1.一种钛合金表面匀质化气体渗氮强化工艺，其特征在于，所述工艺包括：
2.根据权利要求1所述的钛合金表面匀质化气体渗氮强化工艺，其特征在于，所述钛合金包括α钛合金、α+β钛合金及β钛合金中的一种。
3.根据权利要求1所述的钛合金表面匀质化气体渗氮强化工艺，其特征在于，所述前处理工艺包括机械磨光、抛光、滚光、刷光、喷砂处理过程中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的钛合金表面匀质化气体渗氮强化工艺，其特征在于，所述等离子喷涂技术的工艺条件：电流为600-700a，电压为36-40v。
5.根据权利要求1所述的钛合金表面匀质化气体渗氮...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙孝礌，校云鹏，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军勤务学院，
类型：发明
国别省市：
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