TC4表面激光熔覆耐磨涂層組織結(jié)構(gòu)及性能的研究.pdf

1、鈦合金因?yàn)槠浔葟?qiáng)度高、耐熱抗腐蝕性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，是一種被廣泛應(yīng)用于航天航空、石油化工、生物醫(yī)療和船舶汽車(chē)等領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)材料。但是其耐磨性差的缺陷限制了其在摩擦構(gòu)件上的應(yīng)用。激光熔覆技術(shù)作為一項(xiàng)蓬勃發(fā)展的表面改性技術(shù)，具有能量高、速度快和易形成自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。本文以為提高鈦合金的耐磨性為目的，采用激光熔覆技術(shù)在鈦合金表面制備具有優(yōu)異耐磨性能的復(fù)合涂層。
　　本文采用半導(dǎo)體激光器在鈦合金表面制備了TC4+10wt％Ni包B4C、TC4+2

2、0wt％Ni包B4C與TC4+10wt％hBN復(fù)合涂層。利用SEM對(duì)熔覆層的組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，使用XRD與EDS對(duì)物相成分進(jìn)行分析，使用顯微硬度計(jì)、真空摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)熔覆層的硬度、耐磨性進(jìn)行了測(cè)定。探討了工藝參數(shù)與熔覆材料對(duì)宏觀質(zhì)量、微觀組織結(jié)構(gòu)以及涂層性能的影響。
　　在多組工藝參數(shù)下，TC4+10wt％hBN熔覆層都有大量孔洞產(chǎn)生。在功率為4kW，掃描速度為15mm/s時(shí)，熔覆層質(zhì)量良好。熔覆層是棒狀相TiB與樹(shù)枝晶結(jié)構(gòu)Ti

3、N分布在α-Ti基體中構(gòu)成。熔覆層平均顯微硬度為1059HV0.3，約為鈦合金基體的3～4倍。大氣與真空環(huán)境下摩擦磨損試驗(yàn)表明:相較于真空環(huán)境中，熔覆層在大氣環(huán)境中摩擦系數(shù)較小約為0.2～0.3，磨損量較小為0.0007g。在大氣環(huán)境下，熔覆層的磨損形式主要為氧化磨損;在真空環(huán)境中，主要為磨粒磨損與粘著磨損。
　　TC4+10wt％Ni包B4C熔覆層主要是由板條狀以及片狀TiB、顆粒狀TiC、不規(guī)則塊狀相NiTi2以及未完全分解的

4、B4C顆粒彌散分布在α-Ti基體中構(gòu)成。優(yōu)化工藝參數(shù):P=4kW，V=8mm/s。熔覆層平均硬度661HV0.3，為基底的兩倍，摩擦系數(shù)在0.50～0.55之間，磨損形式主要為磨粒磨損與粘著磨損。
　　TC4+20wt％Ni包B4C熔覆層主要由空心管狀TiB、顆粒狀以及花瓣?duì)頣iC、不規(guī)則塊狀相NiTi2、樹(shù)枝狀相TiB2與未完全分解的B4C鑲嵌在α-Ti基體組成。優(yōu)化工藝參數(shù):P=4kW，V=10mm/s。熔覆層平均硬度最大89