Effects of Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification on the Formation of a Nitride Layer in Ti-6Al-4V Alloy

2025

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.3390/ma18153487
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

This study investigates the effects of ultrasonic nanocrystalline surface modification (UNSM) on the formation of nitride layers in Ti-6Al-4V alloy during ion-plasma nitriding (IPN). Various UNSM parameters, including vibration amplitude, static load, and processing temperature, were systematically varied to evaluate their influence on microstructure, hardness, elastic modulus, and tribological behavior. The results reveal that pre-treatment with optimized UNSM conditions significantly enhances nitrogen diffusion, leading to the formation of dense and uniform TiN/Ti2N layers. Samples pre-treated under high-load and elevated-temperature UNSM exhibited the greatest improvements in surface hardness (up to 25%), elastic modulus (up to 18%), and wear resistance, with a reduced and stabilized friction coefficient (~0.55). Scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) analyses confirmed microstructural densification, grain refinement, and increased nitride phase intensity. These findings demonstrate not only the scientific relevance but also the practical potential of UNSM as an effective surface activation technique. The hybrid UNSM + IPN approach may serve as a promising method for extending the service life of load-bearing biomedical implants and engineering components subjected to intensive wear.