Благодаря своим преимуществам высокой удельной прочности и хорошей термостойкости титановый сплав Ti-6A1-4V широко используется в аэрокосмической, нефтехимической, пищевой и медицинской областях, на его долю приходится 75–85% от общего использования титанового сплава, становясь козырной картой в титановом сплаве. Однако дефекты характеристик, такие как низкая твердость, плохая износостойкость и плохая стойкость к высокотемпературному окислению, значительно ограничивают дальнейшее развитие.Титановый сплав Гр.5.
Существует множество технологий модификации поверхности титанового сплава Gr.5, включая традиционные технологии модификации, представленные термохимическим окислением, гальванопокрытием и химическим покрытием, а также современные технологии обработки поверхности материалов, такие как осаждение из паровой фазы, ионная имплантация, микро-дуговое оксидирование и обработка поверхности свечением.
(1) Химико-термическая обработка
Титановый сплав Gr.5 обладает активными химическими свойствами и может реагировать с различными элементами при разных температурах, а методы химико-термической обработки, такие как окисление, аммиак и цементация, могут создать твердый керамический слой на поверхности сплава для улучшения поверхностного сопротивления и термостойкости титанового сплава. Керамический слой, полученный термохимическим методом, также может эффективно подавлять образование трещин и предотвращать их распространение, благодаря чему кавитационная стойкость титанового сплава Gr.5 может быть значительно улучшена.
Используя технологию вакуумной инфильтрации аммиака под низким-давлением, можно получить покрытия TiN и TiAIN, которые хорошо сочетаются с подложкой, глубина затвердевшего слоя составляет 50–60 мкм, а твердость поверхности — 1000-1100HV. Износостойкое покрытие TiN/TiN на поверхности сплава Гр.5 можно значительно улучшить методом плазменной инфильтрации аммиака, что позволяет значительно улучшить поверхностную твердость и износостойкость сплава. При низкой температуре (950 градусов) модифицированный слой толщиной 3–15,4 мкм может быть приготовлен на поверхности сплава в течение 5–40 часов при проницаемости бора Gr.5, твердость увеличивается примерно в 5 раз по сравнению с матрицей, а коэффициент поверхностной износостойкости снижается до 0,2–0,3, а износостойкость значительно улучшается.
(2) Осаждение из паровой фазы
Осаждение из паровой фазы заключается в конденсации паров материала, который будет нанесен на материал подложки в условиях вакуума, для получения тонкой пленки, соответствующей требованиям, а тонкопленочное защитное покрытие с отличными характеристиками может быть получено на поверхности сплава Gr.5 с помощью физического осаждения из паровой фазы (PVD) или химического осаждения из паровой фазы (CVD) и методов дериватизации обоих методов.
Широкополосное антиотражающее покрытие для инфракрасного излучения-может быть изготовлено на поверхности Gr.5 методом химического осаждения из паровой фазы, а скорость широкополосного прохождения поверхности сплава достигает 3~12 мкм, что позволяет улучшить характеристики скрытности инфракрасного излучения сплава Gr.5. Тонкие алмазные пленки могут быть получены на поверхности Gr.5 методами микроволнового плазмохимического осаждения и химического осаждения горячей нити. Пленки микроалмазов и наноалмазов с высокой чистотой CH, H2 и Ar в качестве сырья могут быть получены на поверхности сплава Гр.5 методом химического осаждения из паровой фазы методом горячего накаливания. Алмазоподобное-покрытие обладает хорошей биосовместимостью, отличными физико-химическими свойствами и отличной износостойкостью, что имеет большое значение для дальнейшего применения титанового сплава в медицинской сфере.
