金属热处理

作者：徐萍, 张永亮, 梁霖枫, 李龙强, 王赟, 贺瑞军, 程磊, 余伟

单位：1.中国航发北京航空材料研究院, 北京 100095;；2.北京科技大学 工程技术学院, 北京 100083;；3.北京科技大学 先进轧制与智能制造国家工程研究中心, 北京 100083

关键词：钛合金,离子渗氮,β-Ti贫化区,显微硬度

基金：中国航发北京航空材料研究院创新基金

以近α型TC6钛合金为对象,系统考察了离子渗氮处理对其表层微观结构与力学性能的影响。渗氮在820 ℃、200 Pa的N2/H2(1∶1)气氛中进行,保温10 h后随炉真空冷却。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、纳米压痕仪及透射电镜(TEM)对渗氮层进行表征。结果表明:未经处理的TC6钛合金基体主要由α-Ti相及少量β-Ti相组成;渗氮后表层形成以TiN和Ti2N为主的化合物层,α-Ti和β-Ti的衍射峰强度显著降低。截面分析表明,化合物层总厚度约为3.26 μm,其下方存在约2.35 μm厚的β-Ti贫化区,该区域因Al元素富集而形成Ti3Al相。此外,表面粗糙度由渗氮前的0.498 μm增至0.597 μm。力学性能测试显示,渗氮处理显著提升了材料表面硬度,基体平均显微硬度约为5.90 GPa,而渗氮后表层最高硬度可达20.01 GPa,增幅约3倍,同时化合物层下方的扩散区硬度也得到有效改善。

来源：2026年第3期

《金属热处理》期刊编辑部

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