Titanium- og titanlegeringer er vidt brugt på forskellige områder såsom rumfart, petrokemisk, mad og medicinsk på grund af deres ikke-toksicitet, letvægt, høj specifik styrke og god biokompatibilitet. Imidlertid har præstationsdefekter såsom lav hårdhed, dårlig slidstyrke og utilstrækkelig modstand mod oxidation med høj temperatur begrænset den videre udvikling af titanlegeringer. For at overvinde disse mangler er kemisk varmebehandling (eller kemisk modifikation) blevet et effektivt middel.
Kemisk varmebehandling er brugen af kemiske reaktioner og til tider fysiske metoder til at ændre den kemiske sammensætning af overfladelaget af metaldele og organisationsstruktur for at opnå bedre ydeevne end homogene materialer metalvarmebehandlingsproces. For titanium- og titanlegeringer inkluderer de mest almindeligt anvendte kemiske varmebehandlingsmetoder nitridering, karburering, boring og metallisering.
Nitriding producerer nitrider med høj hårdhed (f.eks. Tin og Ti2n) på overfladen af titanlegeringer, som giver fremragende korrosion og slidstyrke. Almindelige nitrideringsteknikker inkluderer saltbadnitriding, gasnitridering, ionimplantationsnitridering, dobbeltlags glød plasma nitriding, overfladelaser nitriding og vakuumnitridering.
Karbureringsbehandling bruges til at opnå carbider på overfladen af titanlegeringer for at forbedre deres hårdhed og slidstyrke. På grund af den tætte passiveringsfilm på overfladen af titanlegeringer og den lave atomdiffusionskoefficient er karbureringsprocessen mere kompliceret og kræver højere temperatur og finere teknisk kontrol. Titanium og carbon kan danne TIC -forstærket fase, karbureringsteknologi inkluderer solid karburering, ionkarburering, gas karburisering og laser karburisering. Blandt dem er fast karbureringsteknologi enkel, let og lav omkostning, men det er vanskeligt at kontrollere iltkoncentrationen, det karburerede lag er ikke ensartet, og tykkelsen er lille.
Boronisering af behandling kan danne borider på overfladen af titanlegeringer for yderligere at forbedre hårdhed og korrosionsbestandighed, der er egnet til anvendelser med meget høj hårdhed og slidstyrkebehov. De vigtigste forbindelser dannet af titanium og bor er TIB og TIB2. Borpenetrationsteknikker inkluderer også faste, flydende og gasmetoder med en lang række specifikke teknikker.
Metallurgi bruges til at forbedre egenskaberne ved titanlegeringer ved at infiltrere andre metalliske elementer i overfladen for at danne sammensatte materialer. Der er et bredt udvalg af præinfiltrerede metalelementer, men de er nødt til at have en god fast opløselighed med titanlegeringen. Faktorer, der påvirker den faste opløselighed af metaller, inkluderer hovedsageligt atomstørrelse, kemisk affinitet, krystalstruktur og relativ atomvalens.
Sammenfattende har den kemiske varmebehandling af titaniumlegering sine egne fordele, og den passende proces skal vælges i henhold til forskellige behov. På nuværende tidspunkt er nitriding og karbureringsteknologier mere udbredt. Med den kontinuerlige udvikling af titanium og titanlegeringsteknologi vil overfladebehandlingen af titaniumlegering indlede et større rum til udvikling, hvilket giver højere ydelse for titanium- og titanlegeringsprodukter.
