一种钛合金表面制备减摩抗微动强化层的方法技术

本发明专利技术公开了一种钛合金表面制备减摩抗微动强化层的方法，属于航天材料表面强化技术领域，首先对钛合金进行表面纳米化预处理，在钛合金表面形成一层纳米层(表层晶粒达到纳米级别)，同时预处理的基础上又进行了离子氮化处理，在解决了钛合金硬度低、不耐磨问题的同时，解决了渗氮层渗层较薄及膜基结合力弱以及在微动磨损过程中改善不同对磨副下的抗微动性能；将表面纳米化技术和离子渗氮技术结合，应用于TC4钛合金，既解决了钛合金硬度低、耐磨性差的问题，又解决了复合处理后钛合金在不同工况(对磨副)下的微动性能问题。获得具有表面减摩抗微动强化层的TC4航天钛合金用于航天器紧固件等耐磨件时具有较高的抗微动性能和良好的可靠性和稳定性。

A Method of Preparing Friction Reducing and Fretting Resistance Strengthening Layer on Titanium Alloy Surface

The invention discloses a method for preparing friction reduction and fretting resistance strengthening layer on the surface of titanium alloy, which belongs to the field of surface strengthening technology of aerospace materials. Firstly, the surface of titanium alloy is pretreated by nano-technology, and a nano-layer is formed on the surface of titanium alloy (the surface grain reaches nano-level). At the same time, on the basis of the pretreatment, the ion nitriding treatment is carried out, which solves the problem of low hardness and no hardness At the same time, the problem of wear resistance was solved, such as thin nitriding layer, weak film-base bonding force and improvement of fretting resistance under different pairs of wear during fretting wear. Surface nano-technology and ion nitriding technology were combined to apply to TC4 titanium alloy, which not only solved the problem of low hardness and poor wear resistance of titanium alloy, but also solved the problem of different working conditions (pairs of wear) of titanium alloy after composite treatment. The problem of fretting performance is discussed. TC4 Aerospace titanium alloy with anti-friction and anti-fretting strengthening layer was obtained. It has high fretting resistance and good reliability and stability when used in wear-resistant parts such as spacecraft fasteners.

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金表面制备减摩抗微动强化层的方法
本专利技术属于航天材料表面强化
，具体涉及一种钛合金表面制备减摩抗微动强化层的方法。
技术介绍
大量采用先进钛合金材料及其应用技术，提高钛合金用量及钛合金的使用寿命，是新一代飞机和航空发动机先进性的显著标志之一，可大幅度提高结构减重效果和安全可靠性。同时，航天事业是一个国家综合实力的重要标志。对航天材料而言，轻质高强、耐腐蚀、耐高低温是选材的重要标准，而钛合金具有低密度、高比强度、耐腐蚀、无毒无磁、好的生物相容性等优良特性而被誉为“宇宙金属”、“空间金属”。航天器中主要利用钛合金的高比强度，耐腐蚀以及耐低温性能来制造各种压力容器、燃料贮箱、紧固件、仪器绑带、构架和火箭壳体。钛合金板材焊接件也大量的应用于人造卫星、登月飞行器、载人飞船和航天飞行器等航天载体，在航天装备中得到了日益广泛的应用。紧固件(如螺栓、螺母、铆钉等)是钛合金应用于航天领域的一个重要方面。制造钛合金紧固件最常用材料是α-β型两相合金Ti-6Al-4V，其优点是密度最低，良好的工艺塑形和超塑性、强度和疲劳性能最好，半成品成本低。但是，由于钛合金硬度较低、塑性较高、滑动摩擦本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钛合金表面制备减摩抗微动强化层的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：(1)选用钛合金依次进行打磨、抛光、超声清洗得到试样；(2)将试样放入超声冷锻设备中的机床卡盘上，用螺钉卡紧，打开电源，观察显示屏，设置加工参数，使其产生超声振动；(3)在超声冷锻设备的水箱中加入切削液与水的混合溶液，运行超声冷锻设备中的数控机床，及时通入干净无污染的切削液以辅助加工和冷却试样；(4)将加工好的试样放在超声波清洗机中，清洗随后烘干，完成试样的表面纳米化处理；(5)将经表面纳米化预处理的试样放入等离子渗氮炉中，开启机械泵，将等离子渗氮炉抽至真空，之后通入高纯度NH3清洗真空炉，再次抽至极限真空并检查...

【技术特征摘要】
1.一种钛合金表面制备减摩抗微动强化层的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：(1)选用钛合金依次进行打磨、抛光、超声清洗得到试样；(2)将试样放入超声冷锻设备中的机床卡盘上，用螺钉卡紧，打开电源，观察显示屏，设置加工参数，使其产生超声振动；(3)在超声冷锻设备的水箱中加入切削液与水的混合溶液，运行超声冷锻设备中的数控机床，及时通入干净无污染的切削液以辅助加工和冷却试样；(4)将加工好的试样放在超声波清洗机中，清洗随后烘干，完成试样的表面纳米化处理；(5)将经表面纳米化预处理的试样放入等离子渗氮炉中，开启机械泵，将等离子渗氮炉抽至真空，之后通入高纯度NH3清洗真空炉，再次抽至极限真空并检查漏气率；(6)启动等离子渗氮炉，设置合适的电压、温度和流量，通入NH3使压强增大，升高电压，观察等离子渗氮炉内的打弧现象，待打弧消失后，升高电压和导通比，并调整NH3流量使炉内压强缓慢升高，待温度升高到指定温度后，在该温度下保温，之后随炉冷却，即可得到表面纳米化/离子氮化复合处理的试样；(7)将表面纳米化/离子氮化复合处理的样品进行超声清洗，烘干，即在钛合金的表面制备出减摩抗微动强化层。2.如权利要求1所述的一种钛合金表面制备减摩抗微动强化层的方法，其特征在于，步骤(1)中，将钛合金依次通过SiC砂纸600#、800#、...

【专利技术属性】
技术研发人员：康嘉杰，元云岗，岳文，付志强，朱丽娜，王成彪，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11