Aliajele de titan și titan sunt utilizate pe scară largă în diverse domenii precum aerospațial, petrochimice, alimente și medicale, din cauza non-toxicității, a greutății ușoare, a rezistenței specifice ridicate și a unei bune biocompatibilitate. Cu toate acestea, defectele de performanță, cum ar fi duritatea scăzută, rezistența slabă a uzurii și rezistența insuficientă la oxidarea la temperaturi ridicate au limitat dezvoltarea ulterioară a aliajelor de titan. Pentru a depăși aceste deficiențe, tratarea termică chimică (sau modificarea chimică) a devenit un mijloc eficient.
Tratamentul termic chimic este utilizarea reacțiilor chimice și, uneori, metode fizice, pentru a schimba compoziția chimică a stratului de suprafață al pieselor metalice și a structurii organizaționale, astfel încât să obțină performanțe mai bune decât procesul omogen de tratare termică a metalelor. Pentru aliajele de titan și titan, cele mai utilizate metodele de tratare termică chimică includ nitring, carburizare, boriding și metalizare.
Nitringul produce nitride de înaltă duritate (de exemplu, Tin și TI2N) pe suprafața aliajelor de titan, care asigură o coroziune excelentă și o rezistență la uzură. Tehnicile obișnuite de nitring includ nitring de baie de sare, nitring de gaz, nitring de implantare ionică, nitring plasmatic cu două straturi, nitruri cu laser de suprafață și nitring de vid.
Tratamentul de carburizare este utilizat pentru a obține carburi pe suprafața aliajelor de titan pentru a -și îmbunătăți duritatea și rezistența la uzură. Datorită filmului de pasivare dens pe suprafața aliajelor de titan și a coeficientului de difuzie atomică scăzut, procesul de carburizare este mai complicat și necesită o temperatură mai mare și un control tehnic mai fin. Titanul și carbonul pot forma o fază întărită TIC, tehnologia de carburizare include carburizare solidă, carburizare ionică, carburizare a gazelor și carburizare laser. Printre ele, tehnologia de carburizare solidă este simplă, ușoară și scăzută, dar este dificil de controlat concentrația de oxigen, stratul carburizat nu este uniform și grosimea este mică.
Tratamentul de boronizare poate forma boride pe suprafața aliajelor de titan pentru a îmbunătăți în continuare rezistența la duritate și coroziune, potrivită pentru aplicații cu cerințe foarte mari de rezistență la duritate și uzură. Principalii compuși formați din titan și bor sunt TIB și TIB2. Tehnicile de penetrare a borului includ, de asemenea, metode solide, lichide și gaz, cu o gamă largă de tehnici specifice.
Metalurgia este utilizată pentru a îmbunătăți proprietățile aliajelor de titan prin infiltrarea altor elemente metalice la suprafață pentru a forma materiale compozite. Există o gamă largă de elemente metalice pre-infiltrate, dar trebuie să aibă o solubilitate solidă bună cu aliajul de titan. Factorii care afectează solubilitatea solidă a metalelor includ în principal dimensiunea atomică, afinitatea chimică, structura cristalului și valența atomică relativă.
În rezumat, tratarea termică chimică a aliajului de titan are propriile avantaje, iar procesul adecvat ar trebui să fie selectat în funcție de nevoi diferite. În prezent, tehnologiile de nitring și carburizare sunt mai utilizate. Odată cu dezvoltarea continuă a tehnologiei de titan și aliaj de titan, tratamentul de suprafață al aliajului de titan va crea un spațiu mai mare pentru dezvoltare, oferind performanțe mai mari pentru produsele din aliaj de titan și titan.
