熱處理對鈦合金表面激光熔覆層組織和性能的影響研究.pdf

1、首先本文綜述了熱處理在激光熔覆涂層領域的應用研究現狀。本文分別以Ni/WC、NiCrBSi/WC為熔覆材料，通過激光熔覆技術在鈦合金Ti6Al4V表面制備了以WC、TiC為增強相，以金屬間化合物為基的復合涂層。并對純Ni/WC涂層進行不同保溫時間的低溫熱處理，對NiCrBSi/WC涂層進行不同溫度及不同冷卻介質的高溫處理。利用光學顯微鏡、掃描電鏡、能譜儀、X射線衍射儀等現代分析測試手段對不同熔覆涂層物相組成、組織形貌特點進行分表征；對不

2、同熔覆層硬度、斷裂韌性及摩擦磨損性能等力學性能進行綜合分析研究，并重點分析研究了兩種涂層物相組成形成機理，不同溫度熱處理過程中NiCrBSi/WC涂層組織演變規(guī)律及不同熱處理工藝對熔覆層斷裂韌性及摩擦磨損性能的影響。
　　研究結果表明，在鈦合金基體上制備的純Ni/WC熔覆層組織均勻致密且與基材結合良好。熔覆層組織主要由呈白色等軸狀的WC顆粒、呈枝晶狀規(guī)則排列并彌散分布的TiC增強相及α(Ti)，Ti2Ni和TiNi相組成的基底相組

3、成。不同時間熱處理對涂層顯微組織變化不大；但涂層顯微硬度有所降低，熔覆層平均硬度值從熱處理前的782 HV0.1分別降低到熱處理1h、2h后的710 HV0.1和687 HV0.1；涂層斷裂韌性得以提高，涂層的平均斷裂韌度從熱處理前的2.77 MPa·m1/2分別增加到熱處理1h、2h后的3.80 MPa·m1/2和4.43 MPa·m1/2。涂層磨損機制為磨粒磨損，熱處理后涂磨損機制不變，磨粒磨損程度降低，熱處理500℃×1 h后涂層

4、耐磨損性能提高。
　　在鈦合金基體上制備了高硬度的NiCrBSi/WC涂層。涂層組織主要包括WC相伴而生的(W,Ti)C、呈枝晶狀排列的TiC顆粒相及由NiTi和Ni3Ti兩種金屬間化合物固溶體組成的基底相。重點分析了涂層在不同溫度熱處理過程中組織演變規(guī)律，經700℃熱處理后，一些富含Ni和Ti的小顆粒相在Ni3Ti基底相上析出，形成顆粒層，隨著溫度的升高，顆粒層有從Ni3Ti向NiTi擴散的趨勢。熱處理后涂層硬度和斷裂韌性均有提

5、高。當溫度升高至900℃時，Cr23C6第二相顆粒從NiTi金屬間化合物固溶體中析出。涂層硬度900℃熱處理后最大，平均硬度由熱處理前的1142 HV0.1提高到1395 HV0.1。斷裂韌性由熱處理前的3.05提高到5.31 MPa·m1/2。NiCrBSi/WC涂層的磨損機理主要有磨粒磨損和剝層磨損，熱處理后涂層兩種磨損程度均有所降低，900℃熱處理后磨損性能顯著提高。
　　進一步分析研究了不同冷卻介質的熱處理對激光熔覆NiC