La lega di titanio è ampiamente utilizzata per le sue eccellenti prestazioni, ma il coefficiente di attrito è elevato, la lega di titanio è sensibile all'usura adesiva e all'usura da sfregamento, alla resistenza all'usura, all'attrito ad alta temperatura e ad alta velocità, facile accensione, relativamente scarsa resistenza all'ossidazione ad alta temperatura, questi difetti influenzano seriamente la sicurezza e l'affidabilità della sua struttura, limitandone notevolmente l'applicazione. Pertanto, è urgente migliorare le proprietà superficiali della lega di titanio come resistenza all'usura, resistenza all'ossidazione ad alta temperatura e resistenza alla corrosione. La modifica della superficie della lega di titanio è il metodo più efficace oltre a migliorare la composizione e il processo di preparazione della lega.

Negli ultimi anni, il rapido sviluppo della tecnologia di trattamento superficiale del fascio di elettroni, l'azione del fascio di elettroni ad alta densità di energia sulla superficie del materiale può rendere la superficie del materiale con proprietà fisiche e chimiche o meccaniche difficili da ottenere con metodi convenzionali, migliorare significativamente la resistenza all'usura, la resistenza alla corrosione e la resistenza all'ossidazione ad alta temperatura della superficie del materiale. Il trattamento superficiale della lega di titanio mediante fascio di elettroni pulsati ad alta corrente e bassa energia ha ottenuto buoni risultati, il cui metodo è adottato da MCC East Engineering & Technology Co.

Il materiale utilizzato nell'esperimento era la lega di titanio TA15 (Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V). Dopo che la superficie del campione è stata lucidata, la superficie è stata modificata mediante fascio di elettroni pulsati ad alta corrente. La tensione di accelerazione del fascio di elettroni era di 27 kV, la distanza dell'elettrodo bersaglio era di 80 mm, i tempi di impulso erano 10 e il tempo di intervallo era di 45 s.

Il test di durezza dei campioni mostra che con l'aumento della profondità, il valore di durezza diminuisce prima e poi aumenta, e infine tende a un valore costante. Questa speciale distribuzione della curva di oscillazione può essere spiegata come: sotto l'irradiazione rapida ad alta energia pulsata, l'onda d'urto termico germoglierà nello strato di assorbimento dell'energia del materiale e verrà riflessa quando incontrerà l'interfaccia. L'irradiazione multipla determina l'interferenza e la sovrapposizione di onde di stress tra loro, presentando uno stato di distribuzione dello stress complesso e una speciale forma di distribuzione della microdurezza nella sezione.

Dopo aver trattato il fascio di elettroni del campione, il volume di usura è 3 volte superiore al campione originale, dimostrando che l'elaborazione del fascio di elettroni dopo la resistenza all'usura della lega di titanio TA15 è migliorata, il motivo potrebbe essere dovuto ai seguenti tre aspetti: (1) deposizione di momenti del fascio di elettroni ad alta energia sulla superficie del materiale di una piccola area, porta il materiale al rapido aumento della temperatura al di sopra della temperatura di transizione di fase e della temperatura di fusione, e quindi al raffreddamento ultrarapido della conduttività termica da parte della matrice (circa 109 k/s), che determina l'effetto di tempra della superficie del materiale e ha l'effetto di rafforzamento della soluzione solida, quindi aumenta la resistenza all'usura della superficie; (2) Il rapido processo di solidificazione del fascio di elettroni può affinare la grana superficiale del materiale, migliorando così la resistenza all'usura del materiale; (3) Quando l'impulso del fascio di elettroni agisce sulla superficie del materiale, la temperatura inizia a salire rapidamente e l'onda di stress termico compresso si propaga verso l'interno a causa del vincolo della rapida espansione termica della superficie del materiale. Lo stress residuo è distribuito come stress compressivo, il che è utile per migliorare la resistenza all'usura.

Il test delle prestazioni di corrosione mostra che il potenziale di corrosione del campione originale aumenta da -258,3 mV a -107,5 mV, la resistenza di polarizzazione aumenta da 0,796 K /cm2 a 2,424 K /cm2 e la corrente di autocorrosione diminuisce ovviamente rispetto al campione originale. Ciò indica che la resistenza alla corrosione del campione è ovviamente migliorata. Le ragioni principali del miglioramento delle proprietà di corrosione sono le seguenti: (1) l'alta temperatura causata dall'irradiazione del fascio di elettroni pulsato ad alta corrente sulla superficie del campione può far sì che le impurità adsorbite o aderite alla superficie del materiale vaporizzino o dissolvano, il che svolge un ruolo di pulizia; (2) La rapida fusione della superficie del materiale, seguita dalla solidificazione alla stessa elevata velocità, inibisce la cristallizzazione all'equilibrio, con conseguente microstruttura densa non in equilibrio e composizione uniforme, che inibisce anche in una certa misura il verificarsi di autocorrosione; (3) Il rapido raffreddamento della superficie del materiale determina la raffinatezza della grana superficiale, che porta alla diminuzione del rapporto tra l'area dell'anodo e del catodo e alla diminuzione della velocità di corrosione.