Bagaimana cara meningkatkan perilaku keausan paduan titanium?

Paduan titanium memiliki keunggulan kekuatan spesifik yang tinggi, kemampuan las yang baik, biokompatibilitas yang sangat baik, dan ketahanan terhadap korosi, dan kini telah menjadi material struktural yang sangat baik untuk aplikasi di lingkungan udara, darat, dan laut. Meskipun paduan titanium banyak digunakan di berbagai bidang, kekerasannya yang rendah, ketahanan aus yang buruk, dan koefisien gesekan yang tinggi sangat membatasi penerapannya dalam tribologi.

Untuk meningkatkan sifat tribologi paduan titanium dan meningkatkan ketahanan ausnya, perlakuan karburisasi padat dilakukan pada paduan TA1, paduan TC4, dan paduan TC21. Proses karburisasi pada paduan titanium ditunjukkan pada Tabel 1. Ketebalan lapisan karburasi dan lapisan TiC pada paduan TA1 meningkat seiring dengan semakin tinggi suhu karburisasi dan waktu karburisasi yang lebih lama. Untuk paduan TC4, ketebalan sublapisan majemuk meningkat seiring dengan meningkatnya suhu dan waktu karburisasi yang lebih lama, namun ketebalan total lapisan karburasi menurun seiring dengan meningkatnya suhu karburisasi. Demikian pula, ketebalan lapisan karburasi pada paduan TC21 menurun dengan meningkatnya suhu karburisasi. Pada suhu 1000 derajat –1100 derajat , pertumbuhan sublapisan senyawa pada paduan TC4 dikendalikan oleh pertumbuhan senyawa intermetalik Ti-Al dan reaksi kimia antara C dan intermetalik Ti-Al. Pembentukan sublapisan majemuk memiliki masa inkubasi; setelah periode ini, sublapisan gabungan mengikuti hukum pertumbuhan parabola. Energi aktivasi difusi yang dihitung adalah 192,597 kJ/mol.

Setelah perlakuan karburasi, kekerasan permukaan paduan TA1, paduan TC4, dan paduan TC21 meningkat masing-masing sebesar 350,99%, 163,67%, dan 175,39% dibandingkan dengan paduan aslinya. Uji gesekan dan keausan geser kering dilakukan pada paduan karburasi, dan hasilnya menunjukkan bahwa dibandingkan dengan paduan asli, tingkat keausan paduan TA1 karburasi, paduan TC4, dan paduan TC21 menurun masing-masing lebih dari 98,44%, 97,39%, dan 96,16%, dan ketahanan aus paduan TC4 meningkat seiring dengan peningkatan suhu karburasi. Parameter uji keausan ditunjukkan pada Tabel 2.