摘要：本文通过利用等离子Ti N共渗方法，对内燃机活塞进行表面防护处理，并且对基材表面Ti-N的形貌、物相以及磨损性能进行分析。实验结果表明，通过共渗后的内燃机活塞基材表面形成了厚度15Um的合金层，其该层与基体层的结合状况良好，Cu元素的含量与离表面的距离为正比例关系，N元素与B元素二者的含量呈现反比例关系，Ti元素总体上是先增后降。汽车内燃机活塞的主要物相是BeCu，通过共渗处理时，主要物相转变为BeCu与TiN。Ti-N共渗层的磨损体积和磨损率小于基材磨损体积和磨损率。
　　关键词：汽车内燃机;活塞;磨损率;Ti-N
　　中图分类号：U46 文献标示码：A
　　1实验材料与方法
　　实验手段：对汽车内燃机活塞的表面采用等离子Ti N共渗透法进行防护处理。
　　实验方法：第一步，对基材进行双辉等离子渗透Ti，接着通过对其进行Ti N共渗处理，以此来形成共渗层，这一操作过程是在同一渗金属炉中进行的;第二步，利用扫描电子显微镜实现表面防护层形貌以及界面组织的分析，同时还需要测量微区成分;第三步，利用X’Pert PRO X射线衍射仪，实现对其的物相结构分析，采用往复磨损试验器进行温室摩擦实验，采用激光共聚焦显微镜以测量表面磨损情况的数据。
　　2实验结果与分析
　　汽车内燃机活塞表面经过Ti与Ti N共渗后，对表面进行处理，发现基材表面气孔、孔洞的缺陷消失，同时可以观察到其表面存在少部分泡状结构。
　　基材表面经过Ti N共渗后形成一個厚度为14Um的合金层，这个合金层跟基体截面层结合良好且组织均匀。通过对表面合金层相邻的区域进行化学成分分析后发现，Cu元素的含量越高，与表面距离则越远;反之，表面距离越近，则Cu元素含量越低，这两者之间存在着正比例关系。N、B元素含量之间则相反，他们之间呈现出反比例关系。Ti元素总体上呈现出先增后降的趋势。
　　BeCu是汽车内燃机活塞基材的主要成分，而当其经过Ti N共渗处理后，表面形成的相物主要就是BeCu与TiN，这就表明了经过共渗处理后的基材表面形成了一个TiN合金层，该合金层对活塞基材表面的耐磨性和硬度产生重要的影响^[1]。
　　在载荷为10 N，摩擦时间为30 min时，Ti共渗层与摩擦的磨损形貌如图1所示。
　　对于共渗层来讲，表面磨痕比较光滑，不存在脱落现象，磨痕局部形貌有平整的表面。对于摩擦的磨损形貌来说，磨痕的直径大约有355Um，并可看见有较多的磨损屑，局部存在黏着物，表现出黏着磨损的特性。
　　在相同条件下，内燃机活塞基材与Ti N共渗层的表面磨痕跨度大约为750Um，深度为35 Um。而对于表面共渗层而言，表面磨痕的宽度约为350 Um，深度约为15Um。由此可以推断出，Ti共渗层与内燃机活塞基材相比，其磨痕宽度与深度都比较低。
　　如表1所示，内燃机基材磨损率远大于共渗层，内燃机活塞的磨损性能在经过等离子处理后有了一定程度的提升，这是因为基材表面的共渗层经过等离子处理后，形成了硬度性能高的TiN合金层，从而使得其表面的耐磨性能得到明显的增强。
　　3结束语
　　活塞的基材表面经过共渗形成约为4 Um厚度的合金层，合金层与机体具有良好的结合度。汽车内燃机活塞表面基材的相物主要是BeCu，经过处理后的相物是BeCu与TiN。
　　【参考文献】
　　[1]马素娟，田荣.不同表面处理工艺对汽车零部件用20CrMnTi钢耐磨损性能的影响[J].铸造技术艺2015，36（7）：1706-1710.