TC4钛合金固体渗硼研究：动力学与渗层特性

"TC4钛合金固体渗硼及渗硼过程动力学研究 (2010年)" 这篇2010年的研究论文详细探讨了TC4钛合金的固体粉末渗硼工艺及其动力学特性。TC4钛合金是一种广泛应用的航空航天材料，因其高强度、低密度和良好的耐腐蚀性而备受关注。在该研究中，研究人员通过将钛合金置于1000℃、1050℃和1100℃的温度下，分别保温5小时、10小时、15小时和20小时，对表面进行渗硼处理，以增强其表面硬度和耐磨损性能。 渗硼层的厚度是关键的衡量指标。通过对不同保温时间的渗硼层进行测量，研究人员绘制出硼钛化合物层的生长动力学曲线，并利用统计软件Sigma Plot 10.0对实验数据进行分析和拟合。这有助于理解硼在钛合金中的扩散行为，以及温度和时间对渗硼层形成的影响。结果显示，渗硼层主要由TiB2和须状的TiB组成，这两种硼化物能有效改善钛合金的表面特性。渗层的厚度范围为0.8至15微米，显示出良好的控制性。 通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）分析，研究者深入研究了渗硼后钛合金的微观组织结构和物相组成。SEM图像揭示了渗硼层的表面形貌，而XRD分析则提供了有关渗硼层中化合物的信息。这些分析对于理解渗硼过程中材料的微观结构变化至关重要。 此外，通过回归分析，研究人员确定了硼在钛合金中的平均扩散激活能为65.23 kJ/mol。这个值反映了硼原子在钛合金中扩散所需的能量，是评估渗硼过程效率和优化工艺参数的重要依据。激活能的测定对于预测和控制金属表面改性过程的速率具有重要意义。 这篇论文的研究成果对于理解和改进钛合金的表面处理工艺具有实际应用价值，尤其是在提高航空、航天及军事设备部件的耐久性和可靠性方面。通过深入研究渗硼过程的动力学，可以为未来的材料表面改性提供理论支持和技术指导。