Титанові та титанові сплави широко використовуються в різних сферах, таких як аерокосмічна, нафтохімічна, їжа та медична через їх нетоксичність, легка вага, висока специфічна сила та хороша біосумісність. Однак дефекти продуктивності, такі як низька твердість, погана стійкість до зносу та недостатня стійкість до окислення високої температури, обмежували подальший розвиток титанових сплавів. Для подолання цих недоліків хімічна термічна обробка (або хімічна модифікація) стала ефективним засобом.
Хімічна термічна обробка - це використання хімічних реакцій, а іноді і фізичних методів для зміни хімічного складу поверхневого шару металевих деталей та організаційної структури, щоб отримати кращі показники, ніж однорідні матеріали, що обробляються металевою термічною обробкою. Для титанових та титанових сплавів найбільш часто використовувані методи хімічної термічної обробки включають нітридуючу, карбюризацію, бордування та металізацію.
Нітридування виробляє нітриди високої твердості (наприклад, олово та TI2N) на поверхні титанових сплавів, які забезпечують відмінну корозію та стійкість до зносу. Загальні методи нітрилення включають нітрування нітрування сольових ванн, газову нітридуцію, іонну імплантаційну нітрування, двошарове сяйво-нітрування плазмової нітриводу, поверхневу лазерну нітридуючу та вакуумну нітридуючі.
Обробка карбюризації використовується для отримання карбідів на поверхні титанових сплавів для поліпшення їх твердості та стійкості до зносу. Завдяки щільній пасиваційній плівці на поверхні титанових сплавів та низького коефіцієнта атомної дифузії, процес карбюризації є складнішим і вимагає більш високої температури та більш тонкого технічного контролю. Титан і вуглець можуть утворювати тирську армовану фазу, технологія карбюризації включає суцільну карбюризацію, іонну карбюризацію, газову карбюризацію та лазерну карбюризацію. Серед них суцільна технологія карбюризації проста, проста і низька вартість, але важко контролювати концентрацію кисню, карбюризований шар не є рівномірним, а товщина невелика.
Боронізуюча обробка може утворювати бориди на поверхні титанових сплавів для подальшого поліпшення твердості та резистентності до корозії, придатних для застосування з дуже високими вимогами до твердості та зносу. Основними сполуками, утвореними титаном та бором, є TIB та TIB2. Методи проникнення бору також включають тверді, рідкі та газові методи з широким спектром специфічних методик.
Металургія використовується для поліпшення властивостей титанових сплавів шляхом проникнення інших металевих елементів на поверхню для утворення композитних матеріалів. Існує широкий вибір попередньо інфільтрованих металевих елементів, але вони повинні мати хорошу тверду розчинність із титановим сплавом. Фактори, що впливають на тверду розчинність металів, в основному включають атомний розмір, хімічну спорідненість, кристалічну структуру та відносну атомну валентність.
Підсумовуючи, хімічна термічна обробка сплаву титану має свої переваги, а відповідний процес повинен бути обраний відповідно до різних потреб. В даний час технології азоту та карбюризації більш широко використовуються. Завдяки безперервному розвитку технології титану та титанового сплаву, поверхнева обробка титанового сплаву призведе до більшого простору для розвитку, забезпечуючи більш високу продуктивність для продуктів титану та титану.
