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钛及钛合金因具有无毒、质轻、比强度高及生物相容性好等优点，被广泛应用于航空航天、石油化工、食品医疗等各个领域。然而，其硬度低、耐磨性差、抗高温氧化性能不足等性能缺陷，限制了钛合金的进一步发展。为了克服这些缺点，化学热处理（或称为化学改性）成为了一种有效的手段。
化学热处理是利用化学反应，有时兼用物理方法，改变金属件表层化学成分及组织结构，从而获得比均质材料更优性能的金属热处理工艺。针对钛及钛合金，最常用的化学热处理方式包括渗氮、渗碳、渗硼及渗金属等。
渗氮处理能够在钛合金表面生成高硬度的氮化物（如TiN和Ti2N），这些氮化物具有出色的耐腐蚀和耐磨损性能。常见的渗氮技术涵盖盐浴渗氮、气体渗氮、离子注入渗氮、双层辉光等离子渗氮、表面激光渗氮和真空渗氮等。
渗碳处理则可使钛合金表面获得碳化物，提升其硬度和耐磨性。由于钛合金表面钝化膜致密，原子扩散系数低，渗碳过程较为复杂，需更高温度和更精细的技术控制。钛与碳可形成TiC强化相，渗碳技术包括固体渗碳、离子渗碳、气体渗碳和激光渗碳等。其中，固体渗碳技术简单易行、成本低廉，但难以控制氧浓度，渗碳层不均匀且厚度较小。
渗硼处理可在钛合金表面形成硼化物，进一步提高硬度和耐腐蚀性，适用于极高硬度和耐磨性要求的应用。钛与硼形成的化合物主要有TiB和TiB2。渗硼技术同样包括固体法、液体法及气体法，具体技术种类繁多。
渗金属处理则是通过将其他金属元素渗透到钛合金表面，形成复合材料，从而改善性能。预渗金属元素的选择广泛，但需与钛合金有良好的固溶性。影响金属固溶度的因素主要包括原子尺寸、化学亲合力、晶体结构、相对原子价等。
综上所述，钛合金的化学热处理方式各具优势，应根据不同需求选择合适的工艺。目前，渗氮、渗碳技术应用较多。随着钛及钛合金技术的持续发展，钛合金表面处理将迎来更大的发展空间，为钛及钛合金产品赋予更高的性能。
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