钛及钛合金的性质及表面处理技术探讨

摘 要：文章介绍了钛及钛合金的基本性质及组织结构，并且综述了强化钛及钛合金表面的各种处理技术，如渗氮、渗碳、渗硼、渗氧、激光表面处理等。表明了各种表面处理技术都可以强化钛及钛合金的表面硬度及耐磨性，希望为相关工作提供参考。

关键词：钛及钛合金；表面处理；强化

前言

钛自1791年被发现后，因其合金具有良好的耐蚀性能、比强度高等特点，广泛应用于军事工业、航空航天、建筑、石油化工、汽车、医学等领域中，但钛及钛合金存在着硬度低、耐磨性能差的缺点，限制了其进一步的应用发展。为了提高钛及钛合金的表面硬度和耐磨性，许多研究者对其表面处理技术进行了广泛的研究。文章介绍了各种对钛及钛合金的表面强化技术。

1 钛的性质

1.1 钛及钛合金的物理性质

钛的原子序数是22，原子量为47.90，密度为4.5g/cm3，熔点为1725℃，导热系数λ=15.24W/（m.K），抗拉强度σb=539MPa，伸长率δ=25%，断面收缩率ψ=25%，弹性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。金属钛具有两种同素异晶体，在低于882.5℃时呈密排六方结构，称为α-钛，而在882.5℃以上时为高温稳定态为体心立方结构，通常称为β-钛[1]。钛合金具有强度、热强度高，低温性能好，耐蚀性好，化学活性大、导热弹性小等性能特点而被广泛用于各个领域，是20世纪50年代发展起来的重要的结构金属[2]。

1.2 钛的化学性质

钛的化学活性大，与大气中O、N、H、CO、CO2、水蒸气、氨气等产生强烈的化学反应。含碳量大于0.2%时则在钛合金中形成硬质TiC；温度较高时，与N作用会形成TiN硬质表层；在600℃以上时，钛吸收氧并形成硬度很高的硬化层；……