【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种氮化方法,尤其是一种三元层状陶瓷的表面氮化方法。
技术介绍
以Ti3AlC2为代表的Mn+1AXn相,包括Ti2AlC、Ti3AlC2、Cr2AlC、Ta2AlC、Ti3SiC2、Ti4AlN3等三元层状陶瓷材料,兼具有金属与陶瓷的双重属性,可以进行机械加工,耐高温、抗氧化性能优异,在高温氧化性气氛下,可以呈现出自愈合特性,是结构陶瓷在工程化应用领域中非常有前景的陶瓷材料。然而这种三元层状陶瓷材料在应用过程中面临的最大缺陷就是表面硬度低,为克服该缺陷,目前人们所尝试的强化手段有诸如:立方氮化硼颗粒增强、TiB2颗粒增强、SiC颗粒增强等第二相粒子增强方法。但这类方法并不能在由其制作的结构件表面生成一层连续分布的质地坚硬有效保护层,整体抵御外力的作用。同时,这些三元层状陶瓷材料由于其自身结构的原因,耐酸碱腐蚀性能较差,这极大限制了其作为结构材料的应用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种以Ti3AlC2为代表的Mn+1AXn相三元层状陶瓷的表面氮化方法,实现在材料表面生成一层连续分布的质地坚硬有效保护层,并且提高其表面耐磨性和耐蚀性。本专利技术的具体技术方案是:1、将与材料为三元层状陶瓷的零件同材质、同热处理制度的随炉氮化试片置于钛合金离子氮化炉的阴极上,将氮化炉抽真空至30Pa以下后,开始升温,所述的三元层状陶瓷材料包括Ti3AlC2、Ti3SiC2、Ti2AlC、Cr2AlC、Ti3SiC2、Ti4AlN3、Ta2AlC、V2AlC、Zr2AlC、Nb2AlC;2、升温过程中,氮化炉的升温速率为0.5~5℃/min,升温至350 ...
【技术保护点】
一种三元层状陶瓷的表面氮化方法,其特征在于,所述的方法包括以下步骤:1)将与材料为三元层状陶瓷的零件同材质、同热处理制度的随炉氮化试片置于钛合金离子氮化炉的阴极上,将氮化炉抽真空至30Pa以下后,开始升温,所述的三元层状陶瓷材料包括Ti3AlC2、Ti3SiC2、Ti2AlC、Cr2AlC、Ti3SiC2、Ti4AlN3、Ta2AlC、V2AlC、Zr2AlC、Nb2AlC;2)升温过程中,氮化炉的升温速率为0.5~5℃/min,升温至350~600℃时保温1~2h;3)保温结束后,通入氮源气体,所述的氮源气体包括氨气、氮气、氮气和氩气的混合气或氮气和氢气的混合气中的一种,氮源气体裂解产生的活性氮原子向零件内部扩散、渗入;氮源气体的混合比见下表所示:4)继续以0.5~3℃/min的升温速率升温至700~950℃范围内进行保温、氮化,氮化时间为10小时,氮化工艺参数见下表所示:保温结束后,以30~150℃/h的冷却速度,炉冷至350~600℃;5)关闭电源,随炉冷至200℃以下打开炉门,取出炉氮化试片并检测试片的有效氮化层深度x10h;6)根据有效氮化层深度x10h计算后续补充氮化所需时 ...
【技术特征摘要】
1.一种三元层状陶瓷的表面氮化方法,其特征在于,所述的方法包括以下步骤:1)将与材料为三元层状陶瓷的零件同材质、同热处理制度的随炉氮化试片置于钛合金离子氮化炉的阴极上,将氮化炉抽真空至30Pa以下后,开始升温,所述的三元层状陶瓷材料包括Ti3AlC2、Ti3SiC2、Ti2AlC、Cr2AlC、Ti3SiC2、Ti4AlN3、Ta2AlC、V2AlC、Zr2AlC、Nb2AlC;2)升温过程中,氮化炉的升温速率为0.5~5℃/min,升温至350~600℃时保温1~2h;3)保温结束后,通入氮源气体,所述的氮源气体包括氨气、氮气、氮气和氩气的混合气或氮气和氢气的混合气中的一种,氮源气体裂解产生的活性氮原子向零件内部扩散、渗入;氮源气体的混合比见下表所示:4)继续以0.5~3℃/min的升温速率升温至700~950℃范围内进行保温、氮化,氮化时间为10小时,氮化工艺参数见下表所示:保温结束后,以30~150℃/h的冷却速度,炉冷至350~600℃;5)关闭电源,随炉冷至200℃以下打开炉门,取出炉氮化试片并检测试片的有效氮化层深度x10h;6)根据有效氮化层深度x10h计算后续补充氮化所需时间,所需补充氮化的时间为: t = &l...
【专利技术属性】
技术研发人员:孙振淋,辛玉武,段小明,刘慧,许建武,徐奉鑫,吴彦芬,曲延龙,王忠明,齐智超,
申请(专利权)人:哈尔滨东安发动机集团有限公司,
类型:发明
国别省市:黑龙江;23
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