現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有一種基于氧化的復式處理法,它可在Ti-6Al-4V上生成性能最佳的硬化層。這種增強/擴散氧化處理(BDO)能生成一層厚的亞表面層,以加強薄的表面耐磨損熱氧化(TO)層。

該BDO工藝由Dong等人開發(fā),它類似于鋼的真空滲碳處理。將所需添加元素,這里為氧,以大的勢能形成一高濃度表面層,然后在真空下將其擴散進入基體。按照此要求進行處理,生成的硬化層為準確的C形,這種硬化層用普通擴散處理是不能生成的。TO處理形成了一薄層“金紅石”(與“八面石”形式相對)氧化鈦(TiO2)層,并還有一窄的氧擴散區(qū)。表面層有著好的耐摩擦性,但它需要更厚些的BDO低襯層支撐,以便承受更大應力載荷。

雖然BDO工藝很好,但真空處理費用昂貴,且氧化/擴散二步處理中有明顯的控制問題。即使在真空中的擴散時間固定不變,第一步中形成氧化物含量的微小變化,也會引起其最后硬度分布的顯著不同。此工藝完全依賴于經(jīng)驗控制。另一方面,在氣體擴散過程中,例如,可由氧化鋯電極直接控制氧電勢,從而相對簡單地形成所需穩(wěn)定分布曲線形狀。因此發(fā)現(xiàn)了另一替代方法,它更類似于氣體滲碳處理,將加入元素,即氧,以氣體形式形成可控勢能源來控制處理過程。

由于鈦也與氮反應,因此必須用氬氣作為載體。假如用氧/氮混合氣體(空氣)作為氧源,那在氧的擴散溫度(約850℃)就會形成足夠的氮化物它會減小氧的擴散。為了優(yōu)化氧擴散層的深度和分布,氧的濃度需足夠高,以產生最大擴散速率。但它不能高至形成一連續(xù)的表面氧化膜,據(jù)報道,它會阻擋擴散。

此處理應在一壓力保護氣氛的爐子中進行并很好地控制,它可方便地改變處理結束時的氣體成分,以生成均勻的無氣孔金紅石層。其結果類似于TO工藝處理。這樣它以一步方式進行了復式處理,更不需如BDO/TO組合處理那樣的三步,從而顯著節(jié)能。此工藝僅用完全惰性氣體———氬氣和氧氣,因而十分環(huán)保,無毒氣,不會引起全球溫室效應。