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钛及其合金是20世纪中期发展起来的重要的结构金属材料。它以其密度低、比强度高、耐蚀性及生物相容性好而被广泛应用。但钛的表面硬度低,导致其耐磨性差,且容易发生粘着磨损,并且在还原性酸中容易发生腐蚀。为了弥补其不足,可采用钛的表面合金化处理。本实验采用等电位空心阴极等离子辉光放电技术对纯钛TA1进行表面改性,以石墨为源极材料,在石墨的源极结构设计上,采用双层石墨罩体,双层石墨罩体的外层为碳钢罩,在最内层石墨罩体内放置纯钛TA1工件,在纯钛TA1工件上下均匀分布针状石墨源极,此石墨源极结构设计的优点在于,在低于纯钛TA1相变温度条件下,对其进行等电位空心阴极等离子辉光放电无氢渗碳时,能保证石墨源极的溅射效率,以及纯钛TA1工件周围的碳浓度,稳定工件周围的渗碳氛围,最终在提高纯钛TA1表面物理化学性能的同时,保证纯钛力学性能不受损失。本实验温度为700℃、750℃和800℃。实验结果表明,试样表面形成了一层4.0~8.0μm的合金渗层,合金渗层由Ti C相组成,试样的最高显微硬度为1298 HV0.2,为原始试样的5.43倍。通过静拉伸试验表明,纯钛表面经过等电位空心阴极辉光放电无氢渗碳后,试样的抗拉强度较原始试样有所提升,试样抗拉强度能达到496.95MPa,与原始的工业纯钛TA1的抗拉强度366.57 MPa相比提高了近35.6%,伸长率与原始试样相比相差不多,但断面收缩率略有降低。分别利用摩擦磨损试验仪和电化学工作站分析了试样的摩擦学性能和在NaCl、H2SO4和HCl溶液中的耐蚀性能。结果表明,试样的减磨性能提高,在3.5%的NaCl溶液中,个别试样的腐蚀速度为2.35×10-4 mm/a,只是纯钛TA1基体的1/10;在0.5 mol/L的H2SO4溶液中,个别试样的腐蚀速度为1.67×10-3 mm/a,只是纯钛TA1基体的1/20;在0.5 mol/L的HCl中,个别试样的腐蚀速度为4.89×10-3 mm/a,只为纯钛TA1基体腐蚀速率的1/63。