《表4 TC4基体与渗氮层的磨痕宽度和深度》

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《稀土含量对Ti6Al4V钛合金等离子渗氮层组织和摩擦学性能的影响》

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图8给出了不同稀土含量对渗层磨损率和表面硬度的影响。可以看出，渗氮处理可以明显提高TC4钛合金表面的耐磨性能。随着稀土含量的增加，磨损率逐渐降低，当渗氮过程稀土通入量为60 mL/min时，其磨损率（1.586×10-4 mm3/mN）相比于未加稀土的样品（2.933×10-4 mm3/mN），降低了46%。这主要是适量稀土的加入细化了渗层组织，提高了渗层表面硬度。有研究认为，稀土的加入使摩擦磨损产生的微裂纹扩展路径因其绕过机制而曲折化，获得了良好的抵制裂纹拓展的能力，从而减轻了材料的磨损[8]。从表4可以看出，经过渗氮处理的试样的磨痕深度明显下降，其磨损深度约为30μm，可以有效地抵御磨损；此外，稀土加入速率不超过40 mL/min的样品的磨痕深度都超过了30μm，说明其化合物层已经被磨破，而其摩擦系数曲线并未发生明显的变化，说明渗氮形成的扩散层也具有较好的耐磨性能。