Τα κράματα τιτανίου και τιτανίου χρησιμοποιούνται ευρέως σε αεροδιαστημική, πετροχημική και ιατρική βιομηχανία λόγω της μη τοξικής φύσης τους, των ελαφρών ιδιοτήτων, της αναλογίας υψηλής αντοχής προς το βάρος και της εξαιρετικής βιοσυμβατότητας. Ωστόσο, οι περιορισμοί στη σκληρότητα, η κακή αντοχή στη φθορά και η ανεπαρκής απόδοση οξείδωσης υψηλής θερμοκρασίας εμποδίζουν την περαιτέρω πρόοδο των κραμάτων τιτανίου. Για να ξεπεραστούν αυτά τα μειονεκτήματα, η χημική θερμική επεξεργασία, γνωστή και ως χημική τροποποίηση, έχει αναδειχθεί ως αποτελεσματικό μέσο ενίσχυσης.
Η χημική θερμική επεξεργασία περιλαμβάνει την μεταβολή της επιφανειακής χημικής σύνθεσης και της μικροδομής των μεταλλικών συστατικών χρησιμοποιώντας χημικές αντιδράσεις, μερικές φορές σε συνδυασμό με φυσικές μεθόδους, για την επίτευξη βελτιωμένων επιδόσεων σε σύγκριση με τα ομοιογενή υλικά. Οι συνήθεις μέθοδοι χημικής θερμικής επεξεργασίας για το τιτάνιο και τα κράματά του περιλαμβάνουν διάχυση αζώτου, διάχυση άνθρακα, διάχυση βορίου και διάχυση μετάλλων.
Οι θεραπείες διάχυσης του αζώτου δημιουργούν νιτρικά υψηλής διάτρησης (όπως TIN και TI2N) στην επιφάνεια των κραμάτων τιτανίου, παρέχοντας εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση και ιδιότητες φθοράς. Διάφορες τεχνικές διάχυσης αζώτου περιλαμβάνουν νιτρίδωση λουτρού αλατιού, νιτρίδωση αερίου, νιτρίδωση εμφύτευσης ιόντων, νιτρίδωση ιόντων διπλής λάμψης, νιτρίδωση επιφανειακού λέιζερ και νιτρίδωση κενού. Οι επεξεργασίες διάχυσης άνθρακα οδηγούν σε καρβίδια στην επιφάνεια, ενισχύοντας τη σκληρότητα και την αντίσταση στη φθορά.
Οι θεραπείες διάχυσης του βόριο σχηματίζουν βωρίδια στην επιφάνεια κράματος τιτανίου, αυξάνοντας περαιτέρω τη σκληρότητα και την αντοχή στη διάβρωση, κατάλληλη για εφαρμογές που απαιτούν υψηλή σκληρότητα και αντοχή στη φθορά. Οι ενώσεις όπως το TIB και το TIB2 σχηματίζονται μέσω τεχνικών διάχυσης βορίου, οι οποίες περιλαμβάνουν μέθοδοι στερεών, υγρών και αερίων.
Η διάχυση των μετάλλων περιλαμβάνει τη διαπράττιση άλλων μεταλλικών στοιχείων στην επιφάνεια του κράματος τιτανίου για τη δημιουργία σύνθετων υλικών, βελτιώνοντας έτσι την απόδοση. Η επιλογή των προ-διαψυκτικών μεταλλικών στοιχείων θα πρέπει να παρουσιάζει καλή διαλυτότητα με κράματα τιτανίου. Οι παράγοντες που επηρεάζουν τη διαλυτότητα μετάλλων περιλαμβάνουν το μέγεθος του ατομικού, τη χημική συγγένεια, την κρυσταλλική δομή και το σχετικό ατομικό σθένος.
Συμπερασματικά, οι ποικίλες μεθόδους χημικής θερμικής επεξεργασίας για κράματα τιτανίου προσφέρουν το καθένα μοναδικά πλεονεκτήματα και η επιλογή της τεχνικής θα πρέπει να ευθυγραμμιστεί με συγκεκριμένες απαιτήσεις. Επί του παρόντος, οι τεχνολογίες διάχυσης του αζώτου και του άνθρακα επικρατούν. Καθώς οι τεχνολογίες κράματος τιτανίου και τιτανίου συνεχίζουν να εξελίσσονται, οι επιφανειακές θεραπείες έχουν σημαντικές δυνατότητες για την ενίσχυση της απόδοσης του προϊόντος.
