Titan- och titanlegeringar används i stor utsträckning i flyg-, petrokemiska och medicinska industrier på grund av deras icke-toxiska natur, lätta egenskaper, höga styrka-till-viktförhållande och utmärkt biokompatibilitet. Begränsningar i hårdhet, dålig slitmotstånd och otillräcklig oxidationsprestanda högtemperatur hindrar emellertid den ytterligare framstegen av titanlegeringar. För att övervinna dessa nackdelar har kemisk värmebehandling, även känd som kemisk modifiering, framkommit som ett effektivt sätt att förbättra.
Kemisk värmebehandling involverar att förändra ytkemisk sammansättning och mikrostruktur av metallkomponenter med användning av kemiska reaktioner, ibland kombinerade med fysiska metoder, för att uppnå förbättrad prestanda jämfört med homogena material. Vanliga kemiska värmebehandlingsmetoder för titan och dess legeringar inkluderar kvävediffusion, koldiffusion, bordiffusion och metalldiffusion.
Kvävediffusionsbehandlingar skapar nitrider med hög hårdhet (såsom tenn och Ti2N) på ytan av titanlegeringar, vilket ger utmärkt korrosionsbeständighet och slitegenskaper. Olika kvävediffusionstekniker inkluderar nitrering av salt bad, nitrering av gas, jonimplantation nitrering, dubbel glödjon nitrering, ytlasernitrering och vakuum nitrering. Koldiffusionsbehandlingar resulterar i karbider på ytan, förbättring av hårdhet och slitmotstånd.
Bordiffusionsbehandlingar bildar borider på titanlegeringsytan, vilket ytterligare ökar hårdhet och korrosionsbeständighet, lämplig för applikationer som kräver hög hårdhet och slitmotstånd. Föreningar såsom TIB och TIB2 bildas genom bordiffusionstekniker, som omfattar fasta, vätskemetoder och gasmetoder.
Metalldiffusion involverar genomsyrande av andra metallelement på titanlegeringsytan för att skapa kompositmaterial och därmed förbättra prestandan. Valet av pre-diffade metallelement bör uppvisa god löslighet med titanlegeringar. Faktorer som påverkar metalllöslighet inkluderar atomstorlek, kemisk affinitet, kristallstruktur och relativ atomvalens.
Sammanfattningsvis erbjuder de olika kemiska värmebehandlingsmetoderna för titanlegeringar vardera unika fördelar, och valet av teknik bör anpassa sig till specifika krav. För närvarande är kväve- och koldiffusionsteknologier utbredda. Eftersom titan- och titanlegeringsteknologier fortsätter att utvecklas har ytbehandlingar betydande potential för att förbättra produktprestanda.
