鈦及鈦合金雖已得到廣泛的應(yīng)用，然而，耐磨性差、摩擦系數(shù)高以及易于疲勞和斷裂的特性限制了其在某些工程上的應(yīng)用。鈦及鈦合金表面硬化的最有效的方法之一是滲氮處理。在氨氣中，鈦的氮化迅速，但由于表面滲氫，會(huì)導(dǎo)致部件出現(xiàn)微裂紋。因此，波蘭學(xué)者B.Januszewicz等人研究了在低壓氨氣中的滲氮處理對(duì)鈦及鈦合金表面硬度和耐磨性的影響。實(shí)驗(yàn)原料為φ25 mm×6 mm的Gr.2純鈦和Ti-6Al-4V合金圓盤(pán)。經(jīng)打磨、拋光后，放入電阻爐的石英管中。爐子抽真空至1 Pa，并用氨氣沖洗幾次(去除空氣和潮氣，減小氧化的可能性)，沖入99.98%的無(wú)水氨氣。氮化溫度分別為650、750、850℃，時(shí)間均為360 min。滲氮后，采用銷-盤(pán)磨損法測(cè)試試樣的耐磨性;采用X射線衍射儀、顯微硬度計(jì)、光學(xué)顯微鏡和SEM對(duì)試樣的相組成、顯微硬度、金相組織和微區(qū)成分進(jìn)行了分析，并使用LECO TSH600分析儀進(jìn)行氫含量分析。實(shí)驗(yàn)表明，純鈦及Ti-6Al-4V合金在低壓氨氣中氮化過(guò)程劇烈，硬度和耐磨性提高。鈦基體在氨氣中的氮化處理導(dǎo)致表層結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，出現(xiàn)了α相的穩(wěn)定化以及飽和硬化層，其厚度從40 μm到150 μm，這依賴于工藝溫度及基體類型。氫化處理溫度越高，試樣硬度值越大。在相同工藝制度下，與純鈦相比，Ti-6Al-4V合金硬化層厚度及硬度值更大。X射線衍射表明，氮化處理后的試樣表面覆蓋一層TiN和Ti2N化合物。除純鈦在650℃低溫處理外，其它工藝制度下純鈦及Ti-6Al-4V合金在氮化后耐磨性增加。對(duì)于Ti-6Al-4V合金，最佳處理效果是850℃時(shí)，摩擦系數(shù)從0.7降至0.3，耐磨性顯著增加。氮化處理中，氣氛中的氫強(qiáng)烈滲到基體中，且隨溫度增加，滲入基體中的量減少。氫在摩擦接觸的作用及對(duì)結(jié)構(gòu)的影響不具有明確的負(fù)面性。SEM分析表明，氮化后Ti-6Al-4V合金基體進(jìn)行了合金元素的再分配，α穩(wěn)定元素Al在近表層集聚，β穩(wěn)定元素V從表層逐漸減少并在β相晶界集聚。