【技術實現步驟摘要】
本專利技術是一種在tc4合金表面制備氮化鈦涂層的方法及裝置，屬于熱加工。
技術介紹
1、氮化鈦是一種常見的鈦合金表面強化層，可以提高鈦合金表面的強度和耐磨性，通過，鈦合金表面的氮化鈦可以用離子滲氮技術實現，但是離子滲氮技術需要專用裝備，而且整個過程溫度較高，容易破壞鈦合金整體的力學性能，強化表面的同時，卻降低了鈦合金的強度和疲勞壽命，因此，離子滲氮技術具有一定的局限性。與此同時，離子滲氮技術作為非應力作用的熱處理強化方式，滲氮層厚度及密度等需要時間，造成了資源的浪費，經濟性較低。
技術實現思路
1、本專利技術正是針對上述現有技術狀況而設計提供了一種在tc4合金表面制備氮化鈦涂層的方法及裝置，其目的是避免離子滲氮技術中4000℃以上的高溫熱處理強化方式，使tc4合金表面的氮化鈦涂層能夠在低溫條件下制備完成，同時，節約了能源，降低了工藝難度和裝置的復雜性。
2、本專利技術的目的是通過以下技術方案來實現的：
3、本專利技術技術方案提出了一種在tc4合金表面制備氮化鈦涂層的方法，其特征在于：該方法的步驟如下：
4、步驟一、在1500～2000℃條件下，使ticl4與nh3發生反應，生成tin；
5、步驟二、在1500～2000℃條件下，使氣化后的si與步驟一生成的tin發生置換反應，生成ti；
6、步驟三、在400～700℃條件下，使步驟二生成的ti與nh3發生反應，生成tin和h2，并實現tin和h2在tc4合金表面的附著、結合
7、步驟四、對tc4合金表面施壓，使其產生塑性變形，完成tc4合金表面強化。
8、本專利技術技術方案
9、本專利技術技術方案還提供了一種實現上述在tc4合金表面制備氮化鈦涂層的方法的裝置，其特征在于：該裝置包括si原料罐1、ticl4原料罐3和nh3原料罐5，si原料罐1和nh3原料罐5各自通過一個單向閥2與ticl4原料罐3連通，ticl4原料罐3則通過單向閥2與低溫反應箱7的一端連通，nh3原料罐5也通過單向閥2及管路6與低溫反應箱7上述端連通，低溫反應箱7的另一端與沉積箱4連通，低溫反應箱7和沉積箱4的外圍設置有加熱套8，在沉積箱4內放置tc4合金坯料10，tc4合金坯料10能夠沿自身中軸線轉動，在沉積箱4的內壁上設置旋輪9，該旋輪9的下端作用在tc4合金坯料10的表面使其產生塑性變形。
10、另外，所述旋輪9采用沿tc4合金坯料10的中軸線均勻分布，其作用在tc4合金坯料10表面軌跡形成的圓周面與tc4合金坯料10的中軸線垂直。
11、在實施時，在tc4合金表面制備氮化鈦涂層的步驟如下：
12、步驟一、制備tin
13、將nh3原料罐5中的nh3通過單向閥2輸入ticl4原料罐3中，使其二者在1500～2000℃條件下發生反應，生成tin，此時，ticl4原料罐3中存在ticl4和tin兩種物相；
14、步驟二、置換ti
15、將si原料罐1的si加熱氣化，通過單向閥2輸入ticl4原料罐3中，使si在1500～2000℃條件下將tin中的ti置換出，此時，ticl4原料罐3中存在ticl4、ti和sin三種物相；
16、步驟三、生成tin
17、將ticl4原料罐3中的ti通過單向閥2輸入低溫反應箱7，原料罐5中的nh3通過單向閥2、管路6輸入低溫反應箱7，此時啟動加熱套，8，在400～700℃條件下，使ti和nh3在低溫反應箱7中發生反應，生成tin和h2；
18、步驟四、塑性變形
19、將低溫反應箱7中的生成產物tin和h2輸入沉積箱4內，并使tc4合金坯料10沿自身中軸線轉動，進行tin和h2在tc4合金坯料10表面的附著、結合，同時，啟動旋輪9，使其下端作用在tc4合金坯料10的表面使其產生塑性變形，對tc4合金坯料10表面進行強化。
20、本專利技術技術方案具有的特點和有益效果是：
21、第一、本專利技術方案設計了一種可以使鈦合金表面在較低溫度下實現氮化鈦強化的方法及相應的裝置，通過該裝置，首先在1500～2000℃條件下，使ticl4與nh3發生反應，生成tin；然后在1500～2000℃條件下，使氣化后的si與步驟一生成的tin發生置換反應，生成ti；之后在低溫反應箱7中，在400～700℃條件下，使生成的ti與nh3發生反應，生成tin和h2，并實現tin和h2在tc4合金表面的附著、結合，在該沉積的過程中，利用旋輪9和氫化反應，促進tin的附著及實現對tc4合金表面的晶粒細化；
22、第二、在tin和h2與tc4合金表面附著、結合的過程中，旋輪9的作用使tc4合金表面產生微裂紋，此時h2滲入，使tc4合金表面發生氫化反應，晶粒細化，另外，由于氫化反應是放熱反應，也促進了tin與tc4合金表面基體的結合；
23、第三、在本專利技術方案避免了4000℃以上的高溫處理，間接地采用從tin中置換出ti的方式，而隨后進行的tin在tc4合金表面的附著、結合的過程是在較低溫度下進行，此方法的設計節約了能源，降低了工藝難度和裝置的復雜性，也避免了tc4合金本體性能組織受到破壞。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種在TC4合金表面制備氮化鈦涂層的方法，其特征在于：該方法的步驟如下：
2.一種實現權利要求1所述在TC4合金表面制備氮化鈦涂層的方法的裝置，其特征在于：該裝置包括Si原料罐(1)、TiCl4原料罐(3)和NH3原料罐(5)，Si原料罐(1)和NH3原料罐(5)各自通過一個單向閥(2)與TiCl4原料罐(3)連通，TiCl4原料罐(3)則通過單向閥(2)與低溫反應箱(7)的一端連通，NH3原料罐(5)也通過單向閥(2)及管路(6)與低溫反應箱(7)上述端連通，低溫反應箱(7)的另一端與沉積箱(4)連通，低溫反應箱(7)和沉積箱(4)的外圍設置有加熱套(8)，在沉積箱(4)內放置TC4合金坯料(10)，TC4合金坯料(10)能夠沿自身中軸線轉動，在沉積箱(4)的內壁上設置旋輪(9)，該旋輪(9)的下端作用在TC4合金坯料(10)的表面使其產生塑性變形。
3.根據權利要求2所述的實現在TC4合金表面制備氮化鈦涂層的方法的裝置，其特征在于：所述旋輪(9)采用沿TC4合金坯料(10)的中軸線均勻分布，其作用在TC4合金坯料(10)表面軌跡形成的圓周面與TC4
4.根據權利要求2或3所述的裝置，在TC4合金表面制備氮化鈦涂層的步驟如下：
...【技術特征摘要】
1.一種在tc4合金表面制備氮化鈦涂層的方法，其特征在于：該方法的步驟如下：
2.一種實現權利要求1所述在tc4合金表面制備氮化鈦涂層的方法的裝置，其特征在于：該裝置包括si原料罐(1)、ticl4原料罐(3)和nh3原料罐(5)，si原料罐(1)和nh3原料罐(5)各自通過一個單向閥(2)與ticl4原料罐(3)連通，ticl4原料罐(3)則通過單向閥(2)與低溫反應箱(7)的一端連通，nh3原料罐(5)也通過單向閥(2)及管路(6)與低溫反應箱(7)上述端連通，低溫反應箱(7)的另一端與沉積箱(4)連通，低溫反應箱(7)和沉積箱(4)的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊大偉，方爽，姜濤，唐林，郝紅軍，蘭博，
申請(專利權)人：中國航發北京航空材料研究院，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。