钛合金固体渗硼工艺研究+文献综述(4)
填充剂在渗硼过程中有三方面的作用，首先使供硼剂活化剂均匀分布其中，以使工件与渗剂均匀接触，使渗硼剂活化剂保持适当的浓度，保证渗硼层的均匀性；其次是产生或保持还原气氛，以保持渗硼件表面的活性，保证渗硼过程的顺利进行，稳定渗硼层的质量；再次是防止渗剂的烧结，提高渗剂的松散性[11]常用的填充剂主要有：碳化硅、三氧化二铝或活性碳等。填充剂的选择十分重要，当供硼剂和活化剂相同时，而使用不同的填充剂得到的渗硼效果差别比较大，这是因为不同的填充剂所产生的气氛不同，其中 SiC 是比较理想的填充剂，这是由于 SiC 具有一定的还原性， 其在渗硼过程中兼有催渗作用，可进一步提高渗剂的活性。
用于钛及钛合金渗硼的渗硼剂可以专门设计，也可以采用钢铁渗硼的渗硼剂。表1.2中列举了目前钛合金渗硼所用渗剂以及渗硼后渗层的特点。根据经验知，当供硼剂为B4C时，基体合金渗硼效果好，渗硼量大。与之对应，C又是常用的催化剂同时也可以作为还原剂。表中有一种渗剂的组成是非晶态的硼（90.87%的硼，4.53%镁）、无水碳酸钠（试样最少含有99.5%，0.01%不溶物，0.001%氯化物，0.001%磷酸盐，0.001%氮化物，0.005%二氧化硅，0.003%硫化物，0.01%氢氧化铵，0.03%钙，0.005%镁，0.005%钾）和被用作催化剂的碳（100%纯碳），同时，与其基体钛合金粉末（0.4%氧，0.05%氮，0.08%碳，0.5%铁，剩余为纯钛）相混合[15]。
表1.2 固体渗硼后Ti和Ti6Al4V合金表面特性
基体金属 工艺 渗剂 温度 渗层组成 硬度 参考文献
Ti 固体渗硼 非晶硼,KBF4 1200~1500℃ TiB ,TiB2 未知 [12]
Ti6Al4V 固体渗硼 非晶硼,Na2CO3,C 850~1050℃ TiB2 3200HV [13]
Ti6Al4V 固体渗硼 未知 1050℃ TiB2 3300HV [1]
Ti 固体渗硼 非晶硼,Na2CO3,C 800~1000℃ TiB whiskers 550HV [15]
Ti
固体渗硼 非晶硼,
硼碳化物,硼砂.
(B, C, Si, etc.)
900~1100℃
TiB, TiB2
1440HV
[14]
Ti 固体渗硼 B4C, C 1000℃ TiB,
TiB2,TiC 820HV [6]
Ti6Al4V
固体渗硼 Ekabor II
( 无机Si, B和含氟化合物)
1100℃
TiB
2700HV
[4]
Ti6Al4V 固体渗硼 B4C, NaF, KBF4, Fe2O3 930℃ ,TiB,
TiB2 1540~
1802HV [3]
Ti6Al4V 固体渗硼 自制渗剂 1000~1100℃ TiB, TiB2 3000HV [2]
膏剂法渗硼也是另一种固体渗硼的方法，表1.2中B4C, NaF, KBF4, Fe2O3是孙文山等[3]在进行钛合金膏剂法渗硼时采用的渗剂。
表1.2中 Ekabor II商业渗剂来自于德国，它是一种成功用于钢铁材料渗硼的渗硼剂，也应用于钛合金渗硼。尽管对TC4钛合金渗硼研究的报道很多，但是有关渗剂的具体详细组成却很少有提及。