激光熔覆原位自生TiC增強(qiáng)復(fù)合涂層的研究.pdf

1、本文選用脈沖YAG激光作為輻射源,Ti/C/Ni混合粉末為涂層材料,利用預(yù)置法在TC4合金表面進(jìn)行了一系列激光熔覆實(shí)驗(yàn),以期在鈦合金表面原位生成以TiC陶瓷為主的表面改性層,有效改善鈦合金表面硬度及耐磨性能。
　　 為了得到性能優(yōu)異的熔覆層,分別對(duì)樣品進(jìn)行了多種工藝參數(shù)的比較:在熔覆材料成分相同的條件下,改變激光功率密度；在相同的激光功率密度條件下,改變?nèi)鄹膊牧铣煞?。XRD檢測(cè)結(jié)果表明:不同的涂層成分配比對(duì)原位自生TiC陶瓷涂層

2、有很大影響。熔覆層成份為Ti:C:Ni=3:1:6,熔覆功率為31W時(shí),即激光功率密度為109W/mm2,熔覆層中生成的TiC含量較高,除了TiC外,熔覆層中還有TiO2生成,在Ti粉含量相對(duì)較少的情況下,主要生成的是Ti的氧化物,隨著Ti粉含量的增加,TiC的生成量也隨之增加。
　　 對(duì)熔覆樣品橫截面的顯微組織進(jìn)行了分析,SEM結(jié)果表明:熔覆樣品存在三個(gè)不同的組織區(qū)域,由表及里依次是熔覆層(CZ),結(jié)合區(qū)(BZ)及熱影響區(qū)(H

3、AZ)。熔覆層的厚度大約為0.6mm,熔覆層內(nèi)以細(xì)小的樹枝晶為主,且分布均勻；熱影響區(qū)為淬火馬氏體組織。熔覆層與基體之間有一厚度為5μm左右的結(jié)合區(qū),結(jié)合處為波形界面,表明熔覆層與基底之間形成了良好的冶金結(jié)合。結(jié)合EDS分析結(jié)果表明:熔覆層內(nèi)的枝晶狀組織主要成分是Ti、C和O,這說明在該工藝條件下,的確原位生成了TiC陶瓷,同時(shí)由于沒有采用保護(hù)氣體,還有TiO2生成,與XRD結(jié)果相吻合。
　　 對(duì)熔覆層的顯微硬度分析結(jié)果表明:自

4、熔覆層至基底,顯微硬度呈梯度漸變,熔覆層內(nèi)顯微硬度值HV0.2最高達(dá)到1500 Kg.mm-2左右,比基底TC4合金的硬度(HV0.2為350Kg.mm-2左右)提高了3～4倍。在熔覆層的相同深度處,顯微硬度值差別不大,有利于熔覆層的穩(wěn)定存在,熔覆層的強(qiáng)化機(jī)制主要有硬質(zhì)相彌散強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化。激光熔覆復(fù)合涂層熔區(qū)組織較基體顯著細(xì)化,晶粒細(xì)化行為與激光熔覆快速凝固過程中的傳熱與傳質(zhì)有關(guān)。
　　 摩擦磨損試驗(yàn)結(jié)果表明:激光處理后試樣耐