鈦合金表面激光熔覆鈷基復合涂層改性研究.pdf

1、鈦合金作為優(yōu)秀的航空航天材料，一直因較低的硬度與較差的耐磨性等限制了自身的應用。近年來，激光熔覆技術作為表面改性領域的研究熱點之一，可以為該問題的解決提供極具前景的途徑。同時，高溫強度較好的鈷基合金是航空工業(yè)中的優(yōu)異材料，雖常被用于激光熔覆，目前在鈦合金表面熔覆改性的應用卻較少。因此，本文在TA15耐熱鈦合金表面激光熔覆制備鈷基復合涂層，以獲得高的硬度與好的耐磨性。
　　本文選用的熔覆材料分別為加入少量Ti粉的KF-Co50、Cr

2、含量較多的鈷基粉末與外加Si3N4的Stellite6合金粉末。利用橫流CO2激光器于TA15鈦合金表面進行單道和初步的多道搭接激光熔覆試驗，制備具多種顆粒增強相的鈷基復合涂層。利用金相、XRD、EPMA、SEM及其能譜儀等方法對各熔覆層的組織進行研究;利用DHV-1000型數(shù)顯維氏硬度計測量各熔覆層的顯微硬度;利用UMT-2多功能磨損試驗儀對各熔覆層與基體進行摩擦磨損試驗。
　　激光熔覆成分優(yōu)化的KF-Co50復合涂層試驗的結果

3、表明:熔覆層同基體之間形成良好冶金結合，并且組織細小;熔覆層主要由γ-Co和少量α-Ti固溶體上均勻分布著原位自生的TiB2、Cr5Si3、TiC、WB和Co3Ti等增強相構成;內部主要的顯微形貌是細小樹枝晶間彌散分布有多種顆粒增強相;熔覆層的顯微硬度值及耐磨性較基體均有顯著提高，其平均硬度值約為基體的3倍，磨損率約為基體的1/12，熔覆層與基體的磨損機理均主要為磨粒磨損伴有粘著磨損特征。
　　激光熔覆原位自生硼鉻化合物的鈷基復合

4、涂層試驗的結果表明:熔覆層中原位自生的增強相CrB、CrB2、TiC、TiB2、Cr7C3及WB等主要分布于γ-Co和少量α-Ti基體上;熔覆層下部析出的針條狀組織為CrB及CrB2，并隨Cr含量增加，這種針條狀組織也更加密集粗大;熔覆層的顯微硬度與耐磨性同時得到明顯的改善，其平均硬度值約為鈦合金基體的3倍，耐磨性最高約為基體的36倍;熔覆材料中Cr添加量應適當。
　　激光熔覆添加少量氮化硅的鈷基復合涂層試驗的結果表明:熔覆層組織