鈦合金表面激光熔覆金屬陶瓷復(fù)合涂層改性研究.pdf

1、鈦合金由于其優(yōu)異的綜合性能，如比強(qiáng)度高、密度小、耐蝕性好等，已被廣泛應(yīng)用于航空航天、石油化工、海洋工程、汽車制造、生物醫(yī)學(xué)等行業(yè)，但因?yàn)槠漭^低的硬度和較差的耐磨性，限制了它在工業(yè)上的應(yīng)用。利用激光熔覆技術(shù)在鈦合金表面熔覆耐磨涂層，因其經(jīng)濟(jì)、高效、無污染等優(yōu)點(diǎn)而成為鈦合金表面強(qiáng)化技術(shù)的重要手段之一。金屬陶瓷復(fù)合涂層因具有金屬材料高的強(qiáng)韌性、良好的工藝性和陶瓷材料優(yōu)異的耐高溫、耐蝕、耐磨等性能而備受關(guān)注。本文利用激光熔覆技術(shù)在鈦合金表面熔覆

2、多相陶瓷增強(qiáng)金屬基復(fù)合涂層。陶瓷增強(qiáng)相包括外加陶瓷增強(qiáng)顆粒和原位自生陶瓷增強(qiáng)相，具有一定的理論指導(dǎo)意義和實(shí)際使用價(jià)值。
　　本文以Ti、Ni、Si3N4、ZrO2、C、BN粉末為熔覆材料，使用優(yōu)化后的激光熔覆工藝參數(shù)，在鈦合金表面制備了金屬陶瓷復(fù)合涂層。并利用XRD、SEM、EPMA等檢測手段研究了熔覆層的顯微組織和結(jié)構(gòu);利用DHV-1000型數(shù)顯維氏硬度計(jì)來測試熔覆層橫截面的顯微硬度分布;利用CFT-I型多功能材料表面性能綜合測

3、試儀測試熔覆涂層和基體的耐磨性。
　　激光熔覆Ti/Ni+Si3N4/ZrO2復(fù)合涂層試驗(yàn)的結(jié)果表明:熔覆層組織由均勻分布在網(wǎng)狀TiNi-Ti2Ni雙相金屬化合物基體的黑色細(xì)小樹枝晶TiN、Ti5Si3及白色顆粒狀m-ZrO2組成;加入的ZrO2顆粒彌散分布在熔覆層中，細(xì)化了晶粒;同時(shí)ZrO2由四方相轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡毕?，起著增韌的作用;其次加入一定量的ZrO2，提高了熔覆層的性能，如含ZrO2的熔覆層硬度高達(dá)1123.6 HV，約為基體

4、的4倍;熔覆層的耐磨性相對未加ZrO2的熔覆層提高了近3倍，相對基體提高了近9倍。
　　激光熔覆制備Ti5Si3-Ti(C，N)增強(qiáng)TiNi-Ti2Ni復(fù)合涂層試驗(yàn)的結(jié)果表明:C含量對熔覆層組織和性能有顯著的影響。當(dāng)C含量為3 wt.％時(shí)，熔覆層中顆粒及細(xì)小枝晶狀的Ti(C，N)和枝晶及層片狀的Ti5Si3均勻分布在TiNi-Ti2Ni雙相金屬化合物基體上;熔覆層表層平均硬度達(dá)950 HV，約為基體3倍;熔覆層的耐磨性相對基體提高

5、了近5.5倍。當(dāng)C含量為5 wt.％時(shí)，熔覆層表層組織中出現(xiàn)了棒狀Ti3SiC2組織，其硬度低，因而表層硬度比C含量為3 wt.％時(shí)小;熔覆層中下部并未生成Ti3SiC2，硬度達(dá)1000HV，比C含量為3 wt.％C時(shí)高，約為基體的3倍，耐磨性相對基體提高了近2倍。
　　激光熔覆制備TiB-Ti(C，N)增強(qiáng)TiNi-Ti2Ni復(fù)合涂層試驗(yàn)的結(jié)果表明:熔覆層的組織由TiNi-Ti2Ni雙相金屬化合物基體上均勻分布的條狀TiB及樹枝