新しい表面処理技術として、チタンやチタン合金前提条件の表面素材にナノ加工を施すことで、物理、化学などの手段のみを用いて、素材を最上位の結晶粒微細化、中・微細化までこなす必要があります。ナノスケールまでの深さは、材料表面の疲労に対する耐性の問題を根本的に解決し、チタンおよびチタン合金表面の耐食性を向上させ、実際のアプリケーションでの耐摩耗性も向上させます。 ショットピーニング法、超音速粒子衝撃法、加工ツール、ワーク表面に十分作用し、機械的方法でチタンおよびチタン合金の表面粒子を破壊し、深さを細かくし、表面を強化します。 TC4に高エネルギーショットピーニング表面ナノテクノロジーを使用すると、粒子サイズが20nmに近くなり、原材料よりも表面硬度が高い硬化層により、材料の耐疲労性が向上します。 TA2処理後、ナノ表面の粒子サイズは30nmに近く、表面粒子は変形双晶を形成し、材料の硬化度を向上させることができます。 特に、623K では、中国のチタンおよびチタン合金処理は、現在キャリアをリードしている米国の関連仕様よりも強力です。 超音速粒子衝撃法を使用して、Ti-6Al-4V 合金は、粒子サイズが 20 nm のナノ等軸構造の表面で処理できるため、合金の表面硬度は原材料は2倍以上に増やすことができます。 しかし、この種の表面ナノ加工は、開始が遅れたため、広く普及していませんでした。
表面拡散とイオン注入
表面ナノ処理とは異なり、チタン合金マトリックスに金属または非金属材料をドープした表面拡散およびイオン注入により、その表面組成を変更し、改質層の助けを借りてチタン合金マトリックスの表面抵抗を改善します。 たとえば、チタンおよびチタン合金の表面は、チタン合金マトリックスの耐摩耗性および耐食性を向上させるために、窒素や炭素などの非金属材料が浸透するか、アルミニウムやモリブデンなどの金属材料が拡散します。 TC4 マトリックスの耐食性は、TC4 マトリックスの表面に Ta を浸透させるために網状陰極グロー放電法を使用することによって効果的に改善できます。 TC6の表面相構造は、固体粉末埋め込み法とモリブデン浸透層調製法によって大幅に変更でき、TC6の表面硬度は1400HVまで上げることができます。 現在、科学技術の急速な発展に伴い、真空技術の理論的研究と機能の深さは徐々に改善されています。 独自の表面浸透技術をベースに、イオン注入技術を導き出すことができます。 例えば、TA7 チタン合金の表面硬度は、イオン窒化を使用することで 1200HV まで向上させることができます。 Ti6AI4V 合金の表面硬度は、炭化水素技術を使用せずにアークグローイオンを使用することで 935HV に達することができ、強力な耐摩耗性も示します。 Ti6Al4V 合金は、液相プラズマ電解浸炭窒化技術で処理して、合金の表面に Ti によって堆積した硬質コーティングを生成することもできます。 チタン合金の処理時間を長くすると、チタン合金の硬質層の厚さと耐摩耗性を効果的に改善できます。
表面コーティング技術
マトリックス材料の表面では、対応するプロセスを使用して複合コーティングをマトリックス材料で処理し、マトリックスの表面に保護コーティングを生成します。これは、化学、熱、およびその他の側面で優れた性能を発揮します。 表面コーティングの耐食性と耐熱性により、製造コストを削減して製品の性能を向上させることができ、その後の使用でも長寿命です。 現在、蒸着やクラッディングなどの表面コーティング技術は、チタン合金の耐摩耗性を効果的に向上させることができ、耐食性にも大きな影響を与えます。 表面活性化と水素化処理を有機的に統合することで、チタン合金の表面伝導性を効果的に改善し、例えば、柔らかい雨との接触後の材料の腐食を防ぐことができます。 蒸着技術を使用することにより、TA2 および TC11 基板は TiAIN 膜層になり、膜層とマトリックスを組み合わせて 3 つの要素の金属結合を形成し、基板のさまざまな特性を効果的に向上させます。
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