原位合成TiN增強Ni-Ti合金熔覆層摩擦學(xué)與接觸疲勞性能研究.pdf

1、磨損失效和接觸疲勞失效是凸輪在服役狀態(tài)下承受交變載荷時主要失效模式，采用再制造等離子熔覆技術(shù)對凸輪材料進行表面強化，可以顯著提高凸輪的性能。傳統(tǒng)的金屬熔覆層硬度較低，采用原位合成技術(shù)在熔覆層內(nèi)生成強化相，可以顯著提高熔覆層的強度，從而提高零件的壽命。
　　本文采用等離子熔覆技術(shù)，以Ni15A和Ti混合粉末與送粉氣N2在等離子束作用下，使Ti粉末與N2反應(yīng)原位合成了TiN相，制備了TiN增強Ni/Ti合金熔覆層。采用不同的熔覆電流和

2、送粉速率對熔覆參數(shù)進行優(yōu)化，并以熔覆層硬度和質(zhì)量為標準對三種不同質(zhì)量配比的Ni15A和Ti混合粉末進行優(yōu)化，得到了最佳的粉末配比比例。對優(yōu)化后的等離子熔覆層的宏觀組織、微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能進行表征和測試，并分析了熔覆層的宏觀組織和微觀結(jié)構(gòu)形成過程；對不同載荷下熔覆層的磨損機理和耐磨性進行了研究，并對不同載荷下熔覆層的接觸疲勞失效模式進行了統(tǒng)計，建立了不同載荷下熔覆層的壽命曲線。
　　等離子熔覆的參數(shù)和粉末配比優(yōu)化表明：在熔覆電流為8

3、0A、送粉速度為3mm/s，Ni15A:Ti配比為7:3時，熔覆層質(zhì)量較好。熔覆層原位合成TiN相是以單個TiN胞狀顆粒簇擁在一起，形成花瓣狀或樹枝狀顆粒體，單個 TiN胞狀顆粒直徑為300nm-500nm。熔覆層內(nèi)主要相為Ni3Ti相，還包括Ti相、TiN相、(Fe，Ni)相，熔覆層從下到上宏觀組織依次為細晶區(qū)，柱狀樹枝晶區(qū)和柱狀晶區(qū)。熔覆層內(nèi)TiN體積分數(shù)為3.2％，最高顯微硬度達到760HV0.2，熔覆層斷裂韌性達到5.15 MP