Общ преглед на техническите подходи за обработка на титанови сплави с{0}}устойчивост на повърхностно износване - Блог

Титанови сплависе използват широко в космическото, морското инженерство, медицинските устройства и други области поради тяхната висока специфична якост и отлична устойчивост на корозия. Те обаче имат ниска присъща твърдост (приблизително 300–350 HV за GR5) и слаба устойчивост на адхезивно износване и абразивно износване; модификацията на повърхността е ключовият подход за справяне с тези недостатъци,-свързани с износването. Понастоящем масовите технологии могат да бъдат категоризирани в шест основни единични-технологични подхода-химическа топлинна обработка, отлагане на пари, високо-енергиен лъч и лазерна модификация, термично пръскане, микро-дъгово оксидиране и повърхностна деформация и имплантиране на йони-както и композитни подходи за обработка, които интегрират множество технологии. Принципите, характеристиките на ефективността и приложимите сценарии на тези подходи се различават значително.

1. Технологичен подход за отлагане на пари

Основен принцип

Във вакуумна среда твърди филми с микрометър- или нанометър-мащаб се отлагат върху повърхността на титанови сплави чрез физическо изпаряване/разпръскване или химични реакции, което води до прецизно контролируема дебелина на покритието и високо качество на повърхността.

Типични разклонения на процеса

Физическо отлагане на пари (PVD)

Основни процеси: много-дъгово йонно покритие, магнетронно разпрашване, отлагане-подпомогнато от йонен лъч

Поток на процеса: Прецизно почистване на детайлите → Затягане във вакуумната камера → Повърхностно активиране чрез йонно ецване → Въвеждане на реакционни газове (N₂, C₂H₂ и др.) → Изпаряване/разпръскване на целта → Отлагане на филм → Охлаждане и отстраняване от камерата

Типични покривни системи: TiN, TiCN, CrN, диамантено-подобен на въглерод (DLC), градиентни композитни покрития

Експлоатационни характеристики: Твърдост на TiN 2000–2500 HV; Твърдостта на DLC покритието може да достигне над 3000 HV; дебелина на покритието 1–10 μm

Предимства: Ниска температура на обработка (обикновено < 200 градуса), почти никаква деформация на детайла, гладка повърхност на покритието, щадящи околната среда и -без замърсяване

Ограничения: Тънки покрития, ограничен{0}}носещ капацитет, якост на свързване, по-слаба от дифузионно{1}}модифицирани покрития, податливи на разрушаване при ударни натоварвания

Типични приложения: прецизни медицински устройства, режещи инструменти, прецизни аерокосмически трансмисионни компоненти, крепежни елементи от висок-клас

Химично отлагане на пари (CVD)

Принцип: Газообразните прекурсори претърпяват химични реакции на повърхността на високо{0}}температурни титанови сплави, за да образуват твърди покрития на място

Експлоатационни характеристики: Плътни покрития с превъзходна адхезия в сравнение с PVD; регулируема дебелина от 5 до 50 μm

Ограничения: Температурите на обработка обикновено са над 800 градуса, което може лесно да причини фазови трансформации и растеж на зърна в титанови сплави; значителна деформация на детайла; ограничени индустриални приложения

2. Технологичен подход за лазерна модификация на високо-енергиен лъч

Основен принцип

Чрез използване на характеристиките за бързо нагряване и бързо охлаждане на високо{0}}енергийните лазерни лъчи, този метод разтопява и модифицира повърхностния слой на титанови сплави или едновременно с това въвежда прах от сплав за образуване на облицовъчен слой. Покритието е металургично свързано със субстрата, което води до изключителна-носеща способност и устойчивост на удар.

Типични разклонения на процеса

Лазерно облицоване
Лазерно легиране
Лазерно претопяване

Нито един метод не може да отговори на всички изисквания; действителният процес на подбор изисква всеобхватна оценка, която балансира размерите на частите, работните условия, разходните бюджети и екологичните изисквания. За високо{1}}компонентите от титанови сплави хибридните процеси (като азотиране, комбинирано с PVD покрития) се очертават като нова област на изследване, но тяхната промишлена стабилност все още трябва да бъде допълнително валидирана.

Medical Grade Titanium Discs For Dental Use factory Grade 2 and Grade 5 Titanium Rods