روش کربوریزاسیون گاز خلاء به قرار دادن قطعه کار در یک اتمسفر کربندار و تحت محیط خلاء و نگهداری آن برای مدتی گفته میشود. در دماهای بالا، گاز کربورکننده تجزیه میشود و اتمهای کربن فعال تولید میکند که روی سطح ماده پخش میشود و یک لایه اصلاحشده تشکیل میدهد. ترکیباتی مانند TiC روی سطح آلیاژ تیتانیوم TC21 تشکیل می شود و هیچ فاز حاوی هیدروژن در لایه ترکیبی شناسایی نمی شود. همچنین مشخص شد که سختی سطح آلیاژ تیتانیوم TC21 در مقایسه با زیرلایه 2.7 برابر افزایش یافته است، و مکانیسم سایش از سایش چسب بین توپهای مبتنی بر Ti-به سایش ساینده و سایش بین توپهای مبتنی بر Ti-/TiC تغییر کرده است که مقاومت به سایش آلیاژ تیتانیوم را بهطور قابلتوجهی بهبود میبخشد. پس از عملیات کربنسازی مرحلهای گاز خلاء بر روی آلیاژ تیتانیوم Ti6Al4V، یک لایه سرامیکی میکرو متخلخل TiC روی سطح تشکیل شد که مقدار ریزسختی آن به 778 HV میرسد، تقریباً 2.3 برابر بیشتر از بستر. فاز سرامیکی TiC دارای ساختار ظریفی است، متعلق به فاز سختی بالا است که می تواند استحکام سطح و مقاومت برشی آلیاژ تیتانیوم را افزایش دهد، میزان سایش حجمی مواد را به میزان قابل توجهی کاهش دهد و عملکرد تریبولوژیکی آلیاژ را بهبود بخشد. پس از کربنسازی، عملکرد خوردگی الکتروشیمیایی آن اندکی کاهش مییابد، اما همچنان یک ماده مقاوم در برابر خوردگی باقی میماند و بر استفاده از آن تأثیری نمیگذارد. ریزساختار لایه سرامیکی روی سطح آلیاژ تیتانیوم Ti6Al4V در شکل 1 نشان داده شده است.
کربنسازی پلاسما شامل استفاده از بمباران یونی بر روی گاز کربورکننده است که باعث میشود اتمسفر کربنکننده تجزیه شود و اتمهای کربن فعال تولید کند. با تنظیم جریان، غلظت کربن در لایه سطحی مواد را می توان کنترل کرد و بدون نیاز به ابزار کنترل پتانسیل کربن، به اصلاح سطح دست یافت. پس از کربوریزاسیون پلاسمایی آلیاژ تیتانیوم Ti6Al4V، یک لایه کربوره به ضخامت حدود 150 میکرومتر متشکل از فازهای TiC و V4C3 روی سطح تشکیل میشود. ریزسختی آن در مقایسه با بستر چهار برابر افزایش می یابد و به حدود 1600 HV می رسد. فازهای سخت کاربید بر روی سطح آلیاژ تیتانیوم پراکنده می شوند و مقاومت در برابر سایش را به طور قابل توجهی بهبود می بخشند و عمر خستگی آن را افزایش می دهند.
