随着新的技术革命和工业革命的深入,钛将成为继铁、铝之后崛起的“第三金属”。钛及其合金具有比强度高、密度小、无磁、无毒、耐腐蚀性强、可加工成形以及生物相容性好等优点。但其硬度低,表面耐磨性能较差,限制了其在摩擦磨损等相关行业中的应用。为了克服钛合金力学性能的不足,通过表面改性来改善钛合金的耐磨性,已成为该领域内一个新的研究热点。钛的硼化物是一种硬度高、导热性好的材料,进行渗硼处.理使钛的表面形成硼化物是改善钛的耐磨性的一种非常有效的手段。本文以TAl(α-Ti)与TC4(α+β-Ti)钛合金作为基体,使用含硼固体粉末渗硼剂在不同温度不同时间下进行渗硼实验,在偏光显微镜、扫描电镜下观察渗层与基体的形貌、借助于X射线衍射仪分析渗层组成,通过摩擦磨损试验机测定其耐磨性,并与适用普通渗硼剂时的实验结果进行对比研究,测定TA1的α→β相转变温度,得到以下结论。对 TC4 于 800℃、900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃温度下渗硼,保温时间5h后随炉冷却。通过XRD观察渗层的成分可知,当渗硼温度低于800℃时,渗层未出现硼化物,当温度为800℃时TiB出现,当温度升至900℃时TiB2开始出现。随着温度的升高,TiB和TiB2同时增加,其中TiB2增加的幅度较大。当渗硼温度接近TC4相变温度(1010℃)时,α相向β相的转变加速了渗硼剂中的硼原子向基体扩散,从而使渗层厚度增加。摩擦磨损实验结果表明,渗硼层的摩擦系数为0.15～0.2,远低于基体的摩擦系数0.45,说明表层的硬质硼钛化物较大地提高了基体的耐磨性能,且随着温度的升高,磨穿渗硼层至基体所需的时间越来越长,即渗硼层越来越厚。采用金相淬火法测得TA1的β转变温度为915℃。采用含硼渗硼剂对TAl在近β转变温度885℃～930℃温度范围下进行了表面渗硼,结果表明,当温度为900℃时渗层最厚,随着温度的持续升高渗层的厚度逐渐变薄,且与黑色渗层临近的基体组织呈交织的白色板条状的β相随着温度的升高逐渐变粗。摩擦磨损实验结果表明,渗硼温度为900℃时,TAl表面的抗摩擦磨损性能最好,随着温度的升高耐磨性能反而降低。采用含硼渗硼剂对TAl在渗硼温度为900℃,渗硼时间为5h、8h、10h、12h、15h、18h、20h时进行固体渗硼实验。通过偏光显微镜对不同时间渗硼后的渗硼层进行观察后可以看出渗硼后TAl的截面由功能层(渗硼层)、硬化区和基体组成。摩擦磨损实验结果表明,样品表层的摩擦系数范围为0.15～0.25,摩擦系数较小,而基体的摩擦系数为0.35～0.45之间,渗层比基体的摩擦系数减小2倍多,随着渗硼时间的增加,样品耐磨性逐渐增强。