Aliajele de titan și titan sunt utilizate pe scară largă în industriile aerospațiale, petrochimice și medicale, datorită naturii lor non-toxice, proprietăților ușoare, raportului ridicat-greutate și biocompatibilitate excelentă. Cu toate acestea, limitările durității, rezistența slabă a uzurii și performanța inadecvată a oxidării la temperaturi ridicate împiedică progresul suplimentar al aliajelor de titan. Pentru a depăși aceste dezavantaje, tratarea termică chimică, cunoscută și sub denumirea de modificări chimice, a apărut ca un mijloc eficient de îmbunătățire.
Tratamentul termic chimic implică modificarea compoziției chimice de suprafață și a microstructurii componentelor metalice folosind reacții chimice, uneori combinate cu metode fizice, pentru a obține performanțe îmbunătățite în comparație cu materialele omogene. Metodele comune de tratare termică chimică pentru titan și aliajele sale includ difuzarea azotului, difuzarea carbonului, difuzarea borului și difuzarea metalelor.
Tratamentele de difuzie a azotului creează azoturi cu daligare mare (cum ar fi staniu și TI2N) pe suprafața aliajelor de titan, oferind o rezistență excelentă la coroziune și proprietăți de uzură. Diverse tehnici de difuzie a azotului includ nitring de baie de sare, nitring de gaze, nitring de implantare ionică, nitring cu ioni dublu strălucire, nitring laser de suprafață și nitring de vid. Tratamentele de difuzare a carbonului au ca rezultat carburi la suprafață, îmbunătățind duritatea și rezistența la uzură.
Tratamentele de difuzie a borului formează boride pe suprafața aliajului de titan, crescând în continuare duritatea și rezistența la coroziune, potrivite pentru aplicații care necesită o rezistență ridicată la duritate și uzură. Compuși precum TIB și TIB2 sunt formați prin tehnici de difuzie a borului, care cuprind metode solide, lichide și gaz.
Difuzia metalică implică pătrunderea altor elemente metalice pe suprafața aliajului de titan pentru a crea materiale compozite, îmbunătățind astfel performanța. Selecția de elemente metalice pre-difuzate ar trebui să prezinte o solubilitate bună cu aliaje de titan. Factorii care influențează solubilitatea metalelor includ dimensiunea atomică, afinitatea chimică, structura cristalului și valența atomică relativă.
În concluzie, diversele metode de tratare termică chimică pentru aliaje de titan oferă fiecare avantaje unice, iar alegerea tehnicii ar trebui să se alinieze cerințelor specifice. În prezent, tehnologiile de difuzare a azotului și carbonului sunt predominante. Pe măsură ce tehnologiile de titan și aliaj de titan continuă să evolueze, tratamentele de suprafață dețin un potențial semnificativ pentru îmbunătățirea performanței produsului.
