鈦合金因具備重量較輕、比強(qiáng)度高、耐腐蝕性好等優(yōu)質(zhì)特點(diǎn)，已廣泛運(yùn)用于航天航空、船只、機(jī)械設(shè)備、化工廠等行業(yè)?？墒瞧浔砻鎻?qiáng)度低，耐磨性能差，耐蝕性不理想化，使鈦合金在很多狀況下無(wú)法達(dá)到具體運(yùn)用的規(guī)定，比較嚴(yán)重阻攔了鈦合金的進(jìn)一步運(yùn)用?，F(xiàn)階段，提升 鈦合金耐磨性能的表面解決技術(shù)關(guān)鍵有離子注入、化學(xué)鍍鎳、激光熔覆、等離子噴涂、液相堆積和微弧氧化等。每一種單一表面技術(shù)都是有其一定的局限。近些年，選用復(fù)合型解決技術(shù)，對(duì)鈦合金表面改性材料，促使其性能明顯提高，解決了鈦合金表面加強(qiáng)難題。因而，文中對(duì)于現(xiàn)階段幾類鈦合金表面單一及復(fù)合型加強(qiáng)解決方式開(kāi)展論述。

鈦合金耐磨損表面改性材料和鍍層技術(shù)

1、離子注入離子注入

技術(shù)起起源于二十世紀(jì)六十年代，該技術(shù)根據(jù)在真空泵、超低溫下將較高能通電正離子迅速射進(jìn)到金屬材料近表面，使正離子與基體產(chǎn)生一系列繁雜反映，從而產(chǎn)生新的表面改性材料鋁合金層,新產(chǎn)生的鋁合金層與基體結(jié)合性強(qiáng)，耐磨損實(shí)際效果提升 顯著。該加工工藝的突顯優(yōu)勢(shì)取決于既能維持金屬材料基體本身性能、不更改原材料宏觀經(jīng)濟(jì)規(guī)格、環(huán)境保護(hù)無(wú)污染，又可以大幅地改進(jìn)原材料表面的耐蝕性和抗氧化等。離子源既但是非金屬材料正離子，如B,C,N等，又但是Zr,Mo,Re等金屬離子。就非金屬材料離子注入來(lái)講，當(dāng)將B,C,O等引入鈦合金表面后，會(huì)產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的硬質(zhì)的化學(xué)物質(zhì)（TiB,TiC,TiO），促使原材料表面強(qiáng)度和耐磨性能得到提升 。羅勇等將N3-引入Ti6Al4V基體表面以提升 工程力學(xué)性能，轉(zhuǎn)化成的TiN塑料薄膜促使鈦合金表面的顯微鏡強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，其均值強(qiáng)度提升 了約25%,耐磨性能為鈦合金基體的2.5倍。

2、化學(xué)鍍鎳

化學(xué)鍍鎳也被稱作無(wú)電解法鍍或自催化反應(yīng)鍍,即在沒(méi)有另加電流量的前提條件下，運(yùn)用金屬材料的自催化反應(yīng)，與此同時(shí)依靠鍍液中的氧化劑，將分散的金屬離子轉(zhuǎn)變成金屬材料，并勻稱堆積到待鍍零件表面的一種表面鍍覆技術(shù)。現(xiàn)階段，對(duì)于鈦合金耐磨損改性材料層面，化學(xué)鍍鎳已由最開(kāi)始的單一化學(xué)鍍鎳Ni逐漸發(fā)展趨勢(shì)到多種多樣金屬材料與鋁合金及復(fù)合型化學(xué)鍍鎳的表面工藝處理，如化學(xué)鍍鎳Cu、Ag、Au及Sn等。復(fù)合型化學(xué)鍍鎳是根據(jù)原來(lái)鍍液基本上添加如Al2O3,Cr2O3,SiC等固態(tài)硬質(zhì)的顆粒物，使其在外力作用下與金屬材料產(chǎn)生共堆積，進(jìn)而得到比不用粒子的涂層更強(qiáng)的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能。

Zangeneh-Madar等試著用化學(xué)鍍鎳技術(shù)在鈦合金表面制做Ni-P-聚四氟乙烯（PTFE）復(fù)合型鍍層，并科學(xué)研究了鍍液濃度值、溫度和表面表面活性劑濃度值對(duì)涂層產(chǎn)生造成的危害，與此同時(shí)也研究了試品的磨擦損壞特點(diǎn)。結(jié)果顯示，Ni-P和PTFE的共堆積能夠顯著降低涂層的摩擦阻力，降低磨損率，提升 潤(rùn)化性能。

相對(duì)性于電鍍工藝，化學(xué)鍍鎳涂層具備勻稱高密度、不用另加電流量供貨、操作流程簡(jiǎn)易、可在塑膠等導(dǎo)電介質(zhì)上堆積涂層等優(yōu)勢(shì)，且化學(xué)鍍鎳環(huán)境污染小、低成本?，F(xiàn)階段，化學(xué)鍍鎳因?yàn)榭芍迫【邆鋬?yōu)良抗蝕、耐磨損的膜層，在航天航空、車(chē)輛、機(jī)械設(shè)備、化工廠等行業(yè)都獲得廣泛運(yùn)用。

3、激光熔覆

激光熔覆技術(shù)是一種將激光器技術(shù)與金屬表面處理技術(shù)緊密結(jié)合的表面改性材料技術(shù)。該技術(shù)根據(jù)事先在基體表面噴漆或粘合粉末狀原材料，或?qū)⒎勰钆c激光同歩運(yùn)輸，隨后用高效率能量相對(duì)密度激光直射原材料表面，促使粉末狀原材料熔融，在基體金屬材料上產(chǎn)生優(yōu)良的冶金工業(yè)結(jié)合層。因?yàn)榧す馊鄹矔r(shí)，板材熔融一部分非常少，對(duì)基體性能基本上沒(méi)有危害?，F(xiàn)階段，早已選用的可改進(jìn)鈦合金耐磨損的熔覆原材料并不是很多，常見(jiàn)的有硬質(zhì)的瓷器（SiC,TiC,Al2O3,TiN和TiB2等）、鎳基自熔鋁合金和瓷器/鋁合金幾種,在其中單一硬質(zhì)的瓷器激光熔覆層因?yàn)檠有源?，與鈦合金線膨脹系數(shù)不配對(duì)，造成很高的內(nèi)應(yīng)力，易造成熔覆層造成裂痕乃至掉下來(lái)。因此常見(jiàn)瓷器/鋁合金來(lái)改進(jìn)鈦合金的耐磨性能，在其中鋁合金常用自熔NiCrBSi鋁合金。

Weng等在TC4鈦合金表面激光熔覆不一樣成分的SiC,在全部處理方式中，SiC與基體反映轉(zhuǎn)化成Si5Si3和TiC,該生成物的轉(zhuǎn)化成顯著提升 了基體鈦合金的強(qiáng)度和耐磨性能。試驗(yàn)結(jié)果顯示，鈦合金激光熔覆SiC后的鍍層強(qiáng)度做到1200HV,是基體強(qiáng)度的3倍多，鍍層耐磨損性能也提升 了18.4~57.4倍；且伴隨著SiC加上成分的提升（小于20%（質(zhì)量濃度）），鍍層強(qiáng)度明顯提高到1300~1600 HV,耐磨損性能也進(jìn)一步提高。

4、熱噴涂

熱噴涂是應(yīng)用某類熱原對(duì)噴料加溫，待噴漆原材料展現(xiàn)可流動(dòng)性情況后被焰流加快，再飛濺到經(jīng)前解決過(guò)的基體表面上，堆積獲得具備特殊作用鍍層的生產(chǎn)加工方式。鈦合金耐磨損改性材料常見(jiàn)的噴料一般為非金屬材質(zhì)鎳包高純石墨，氫氧化物金屬?gòu)?fù)合材料Al、Ni及合金制品TiN,NiCrAl,MCrAlY等。熱噴涂解決后，鍍層與基體頁(yè)面處豎直，融合不錯(cuò)，并在接著的高溫空氣氧化全過(guò)程中，噴漆原材料與基體產(chǎn)生互相蔓延，產(chǎn)生冶金工業(yè)融合的蔓延層，使耐磨損性能進(jìn)一步提高。Huang等曾詳細(xì)介紹，在鈦合金表面開(kāi)展熱噴涂鋁鍍層，可在基體表面堆積一層防護(hù)層，但該防護(hù)層在超低溫下硬實(shí)且具備延性，因?yàn)榫€膨脹系數(shù)的不配對(duì)性，易產(chǎn)生脫落。

5、物理學(xué)液相堆積

物理學(xué)液相堆積技術(shù)是在真空泵標(biāo)準(zhǔn)下，選用物理方法，將原材料源-固態(tài)或液態(tài)表面汽化成汽態(tài)分子、分子結(jié)構(gòu)或一部分水解成正離子，并輸運(yùn)至基體表面產(chǎn)生固相塑料薄膜的技術(shù)。物理學(xué)液相堆積技術(shù)關(guān)鍵包含揮發(fā)、磁控濺射和等離子噴涂等，既可制取陶瓷膜，也可制取化學(xué)物質(zhì)膜。

磁控濺射和等離子噴涂是二種普遍的物理學(xué)液相堆積技術(shù),各具優(yōu)點(diǎn)。等離子噴涂具備延展性好、正離子動(dòng)能高、融合抗壓強(qiáng)度大等優(yōu)勢(shì)，殊不知制取的塑料薄膜非常容易帶有熔滴等缺點(diǎn)。磁控濺射的優(yōu)勢(shì)包含：工作溫度低、膜層成份可控性、原材料形變較小、可鍍?yōu)R射靶材挑選覆蓋面廣等；可是膜層堆積速度比較慢。奚運(yùn)濤等選用射頻濺射和等離子噴涂的方式在TC4鈦合金表面制取了TiN膜，較為其磨擦損壞性能。結(jié)果顯示，多弧等離子噴涂和射頻濺射TiN膜層均提升 了TC4鈦合金表面的耐磨損性能，多弧等離子噴涂方式獲得的膜層性能更強(qiáng)。

總的來(lái)說(shuō)，單一鈦合金表面耐磨損改性材料技術(shù)雖可顯著提升 鈦合金的顯微鏡強(qiáng)度和耐磨損性能，可是一些缺陷難以避免，比如離子注入技術(shù)引入層的薄厚過(guò)淺，僅在μm等級(jí)范疇內(nèi)，應(yīng)用受到限制，與此同時(shí)試件規(guī)格也是有一定的限定。有機(jī)化學(xué)涂層與基體融合抗壓強(qiáng)度不高，涂層薄，易造成堿脆。激光熔覆技術(shù)加工工藝主要參數(shù)操縱較繁雜，且熔覆層中非常容易造成裂痕和出氣孔。熱噴涂技術(shù)不宜解決不耐熱基體，且噴得的鍍層結(jié)合性低、氣孔率大、勻稱能力差等。下列詳細(xì)介紹的一些復(fù)合型技術(shù)，能夠?qū)σ陨先秉c(diǎn)開(kāi)展進(jìn)一步的健全。