TiAl合金激光熔覆耐磨自潤滑復(fù)合材料涂層組織與性能研究.pdf

1、γ-TiAl合金具有密度低、比強(qiáng)度和比剛度高、高溫蠕變及高溫疲勞性能好等突出優(yōu)點(diǎn)，被看作是未來航空航天等領(lǐng)域中最有前途的新型輕質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)候選材料之一。隨著TiAl合金室溫脆性及高溫抗氧化性能的逐步改善，耐磨性能不足成為其投入實(shí)際應(yīng)用、特別是作為摩擦運(yùn)動(dòng)副零部件應(yīng)用的主要障礙；此外上述摩擦運(yùn)動(dòng)副零部件由于在高溫環(huán)境下工作時(shí)無法實(shí)現(xiàn)外加潤滑，要求其必須具有良好的高溫自潤滑性能。采用先進(jìn)的表面工程手段在TiAl合會(huì)表面制備具有優(yōu)良耐磨自潤滑性

2、能的復(fù)合材料涂層，是解決上述問題的有效方法之一。本文采用激光熔覆技術(shù)在Ti-44.5Al-0.9Cr-1.1 V-2.2Nb合金表面上，分別以NiCr-Cr3C2和NiCr-Cr3C2+40％(wt％)CaF2混合粉末為原料，制備出了以γ-NiCrAlZi鎳基固溶體為基體，分別以Cr7C3、TiC等硬質(zhì)耐磨相為增強(qiáng)相，厚度達(dá)0.4～0.6mm、組織致密均勻、與TiAl基體間為完全冶金結(jié)合的復(fù)合材料涂層，但由于熱分解以及燒蝕等原因，涂層中

3、CaF2自潤滑相非常少，自潤滑效果不明顯；為了使自潤滑相CaF2與基體合金以及其它預(yù)涂合會(huì)具有良好的潤濕性，防止自潤滑相CaF2在高能量激光輻照下發(fā)生熱分解和蒸發(fā)，對自潤滑相CaF2進(jìn)行Ni-P化學(xué)鍍粉末包覆(以下全文統(tǒng)一簡稱為包覆)，然后以NiCr-Cr3C2+40％(wt％)CaF2(包覆)混合合金粉末為原料，對TiAl合金基材進(jìn)行激光熔覆處理，結(jié)果表明，所獲激光熔覆耐磨自潤滑復(fù)合材料涂層，其顯微組織由初生塊狀Cr7C3以及γ/Cr

4、7C3共晶、大量樹枝狀TiC和一定量球狀CaF2組成，該涂層中各相分布均勻，涂層硬度大幅度提高，平均顯微硬度約是原始基材平均顯微硬度的2.5倍。上述三種激光熔覆耐磨復(fù)合材料涂層相對于原始基材均具有較好的室溫滑動(dòng)磨損耐磨性，但預(yù)涂NiCr-Cr3C2+40％(wt％)CaF2(包覆)合金粉末激光熔覆涂層在干滑動(dòng)磨損條件下磨損失重是最少的，耐磨性大幅度提高，其平均摩擦系數(shù)顯著降低。通過化學(xué)鍍包覆的方法，使得CaF2的自潤滑性能得到有效發(fā)揮，