鈦合金表面激光重熔金屬基復(fù)合涂層的組織和性能研究.pdf

1、鈦合金較差的表面性能如低硬度、易發(fā)生粘著磨損，大大限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。激光熔覆作為一種優(yōu)良的表面工程技術(shù)，可以有效提高其表面性能。本文使用HL-5000型連續(xù)橫流CO2氣體激光器，在鈦合金表面激光熔覆4組WC-純Ni-NiCrBSi合金粉末體系后，成功制備了與Ti6Al4V冶金結(jié)合良好的具有優(yōu)異耐磨性的復(fù)合涂層。之后，開展了對(duì)30％WC-70%純Ni與30%WC-21%純Ni-49%NiCrBSi兩組成分的熔覆層進(jìn)行激光重熔處理的實(shí)驗(yàn)。通

2、過(guò)使用XRD、OM、SEM以及EDS等手段，調(diào)查了熔覆材料成分變化和激光重熔對(duì)熔覆層組織演變的影響。此外，利用顯微硬度計(jì)、維氏硬度計(jì)、摩擦磨損綜合測(cè)試機(jī)、輪廓儀以及電子天平，也研究了涂層顯微硬度、斷裂韌性和耐磨性等力學(xué)性能變化。
　　激光熔覆4組WC+純Ni+NiCrBSi粉末的復(fù)合涂層試驗(yàn)表明：涂層1（30%WC-70%純Ni）主要由作為增強(qiáng)相的WC、TiC與作為基質(zhì)的?(Ti)、TiNi和Ti2Ni組成，兩種新相(W，Ti)C

3、與 Ni3B在涂層2（30%WC-21% Ni-49% NiCrBSi）中形成。當(dāng)熔覆材料中NiCrBSi含量由63%增加到70%時(shí)，涂層基質(zhì)由TiNi和TiNi3組成，并且改善了組織均勻性。隨著熔覆層中NiCrBSi含量的增加，涂層的硬度逐漸增加（745 HV0.1,976 HV0.1,1046 HV0.1和1107 HV0.1），而涂層斷裂韌性呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)（4.20 MPa·m1/2,3.57 MPa·m1/2,3.02 MPa·

4、m1/2和2.92 MPa·m1/2）。此外，涂層的硬度逐漸增加而斷裂韌性是降低的，涂層磨損機(jī)制由涂層1的微觀切削變?yōu)橥繉?和3的微觀切削和脆性剝落混合，再變?yōu)橥繉?的脆性剝落。涂層2的熔覆材料體系有利于涂層耐磨性的提高。
　　激光重熔30%WC-21%純Ni-49%NiCrBSi成分的熔覆層試驗(yàn)表明：涂層主要由(W，Ti)C、TiC、Ni3B、Ni4B3、?(Ti)、TiNi和Ti2Ni物相組成，并且重熔后更多富含Ti的化合物如

5、?(Ti)與Ti2Ni生成；涂層的表面輪廓呈現(xiàn)凸起圓弧狀，在重熔后弧度大大降低，并且它們的稀釋率分別是54.0%和74.1%；涂層重熔前后的硬度分別是1021.7 HV和923.7 HV，而涂層斷裂韌性從3.57 MPa·m1/2增加到4.81 MPa·m1/2。
　　激光重熔30%WC-70%純Ni成分的熔覆層試驗(yàn)表明：相比于熔覆層，重熔后涂層變得更加致密并且缺陷數(shù)量大大減少；雖然重熔前后涂層平均硬度十分接近（726.9 HV0