[发明专利]钛合金的表面强化方法

摘要

一种钛合金表面强化方法，属于金属表面热处理改性技术领域，其特征是先将钛合金表面先进行喷砂清洗，然后进行化学机械研磨、抛光，同时将固体碳化硼（B4C），碳化硅（SiC）颗粒分别制成粉末后按一定比例与稀土（CeO2）粉末进行混合制成粉末试剂，将此粉末试剂与处理后的钛合金材料放入到刚玉坩埚内压实并密封后烘干，然后将坩埚放入到高温炉内进行加热的一种表面化学热处理工艺方法，其中，B4C作为供硼剂，SiC作为填充剂，稀土（CeO2）作为活化剂。通过此种表面化学热处理改性方法，使钛合金TC21表面形成钛基复合层，从而使钛合金表面硬度显著提高，表面性能得到强化。且使用后的固体粉末渗剂可回收利用。

主权项

一种钛合金的表面强化方法，其特征是它包括钛合金的表面处理、化学热处理试剂的制备及表面化学处理；钛合金的表面处理包括：1）喷砂采用粒度为80~120目的砂粒对钛合金表面进行喷砂，控制工作气压0.3~0.7MPa，喷砂时间10~15分钟；2）研磨把喷砂后的钛合金置于低温超净研抛机内，采用粒径为20~28μm的Al2O3固结磨料抛光垫先进行粗研磨15~20分钟；之后采用粒径为10~14μm为Al2O3固结磨料抛光垫研磨20~30分钟完成精研磨处理；3）抛光把研磨后的钛合金在低温超净研抛机内，采用磨粒粒径为5~8μm的稀土氧化铈固结磨料抛光垫研磨时间15~20分钟抛光至表面粗糙度Ra0.01~0.03µm；化学热处理试剂的制备是指：将粒度≤25mm的B4C和SiC分别放入到球磨机内研磨至粒度≤5mm，然后再分别将粒度≤5mm的B4C和SiC放入到气流粉碎机中，在气压为0.7~0.85MPa的条件下，粉碎20~30分钟，制成粒度均≤200目的粉末；然后将上述两种粉末与粒度为5~8μm的稀土CeO2粉末混合后放入到固定容器密封搅拌15~20分钟，得到化学热处理试剂；碳化硼B4C的质量百分比为80%~90%，碳化硅SiC的质量百分比为0~10%，稀土氧化铈CeO2的质量百分比为2%~10%；表面化学热处理是指：先将部分化学热处理试剂放入到预先准备好的高温刚玉坩埚中压实，压实后的体积约为坩埚体积的1/2，然后将经表面处理后的钛合金居中平放于压实的化学热处理试剂上，随后将再将剩余的化学热处理试剂放入到刚玉坩埚中压实并填满坩埚，给坩埚加盖，用密封胶将盖与坩埚间的缝隙密封，防止热处理过程中钛合金的高温氧化；再将密封后的坩埚置于温度为20~30℃、相对湿度为45~50%的恒温鼓风干燥箱内烘干50~60分钟；然后再放入到高温炉内进行加热、保温和冷却处理；加热时以10~30℃/min的升温速率升温至1000~1100℃，保温5~10小时，将坩埚取出，空冷至室温即可。