לסגסוגות טיטניום יש את היתרונות של חוזק ספציפי גבוה, יכולת ריתוך טובה, תאימות ביולוגית מעולה ועמידות בפני קורוזיה, וכעת הפכו לחומר מבני מצוין ליישומים באוויר, ביבשה ובסביבות ימיות. למרות שסגסוגות טיטניום נמצאות בשימוש נרחב בתחומים שונים, הקשיות הנמוכה שלהן, עמידותן לבלאי ירודה ומקדם החיכוך הגבוה מגבילות מאוד את היישומים שלהן בטריבולוגיה.
כדי לשפר את התכונות הטריבולוגיות של סגסוגות טיטניום ולשפר את עמידותן בפני שחיקה, נערך טיפול קרבוריזציה מוצק בסגסוגת TA1, סגסוגת TC4 וסגסוגת TC21. תהליך הקרבוריזציה של סגסוגות טיטניום מוצג בטבלה 1. עובי השכבה הקורבורית ושכבת ה-TiC בסגסוגת TA1 גדל עם טמפרטורות קרבור גבוהות יותר וזמני קרבור ארוכים יותר. עבור סגסוגת TC4, עובי שכבת המשנה המורכבת גדל עם טמפרטורות גבוהות יותר וזמני קרבוריזציה ארוכים יותר, אך העובי הכולל של השכבה הקורבורית יורד ככל שטמפרטורת הקירור עולה. באופן דומה, עובי השכבה המקוררת בסגסוגת TC21 יורד עם עליית טמפרטורת הקרבור. בטמפרטורות של 1000 מעלות -1100 מעלות, צמיחת שכבת המשנה המורכבת בסגסוגת TC4 נשלטת על ידי הצמיחה של תרכובות בין-מתכתיות Ti-Al והתגובות הכימיות בין C ל-Ti-Al intermetallics. להיווצרות תת שכבת המתחם יש תקופת דגירה; לאחר תקופה זו, תת-השכבה המורכבת פועלת לפי חוק צמיחה פרבולי. אנרגיית הפעלת הדיפוזיה המחושבת היא 192.597 קילו ג'ל/מול.
| צִיוּן |
טמפרטורת קרבור (מעלה) |
זמן פחמימות (h) |
|
TA1 |
950,1000,1050,1100 |
4,6 |
|
TC4 |
950,1000,1050,1100 |
1,2,4,6,10 |
|
TC21 |
950,1000,1050,1100 |
4,6 |
לאחר טיפול בפחמימות, קשיות פני השטח של סגסוגת TA1, סגסוגת TC4 וסגסוגת TC21 עלתה ב-350.99%, 163.67% ו-175.39%, בהתאמה, בהשוואה לסגסוגות המקוריות. בדיקות חיכוך ובלאי בהחלקה יבשה נערכו על הסגסוגות הקורבוריות, והתוצאות הראו שבהשוואה לסגסוגות המקוריות, שיעורי הבלאי של סגסוגת TA1 מקרבת, סגסוגת TC4 וסגסוגת TC21 ירדו ביותר מ-98.44%, 97.39% ו-96.16%, בהתאמה, בהתאמה של התנגדות ה-4 של הקרבור, בהתאמה. הטמפרטורה עלתה. פרמטרי בדיקת הבלאי מוצגים בטבלה 2.
|
מהירות הזזה (מ/ש) |
טען מטען (N) |
|
0.2 |
10,15,20,30,40,50,60,70,80,100,120 |
|
0.5 |
10,20,30,40,60,80,100,120,140,180 |
|
1.0 |
10,15,20,25,30,35,40,50,60 |
|
2.0 |
10,15,20,25,30 |
