氬弧堆焊制備TiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料涂層.pdf

1、金屬基復(fù)合材料具有高強(qiáng)度、高剛度、高硬度、耐磨及抗沖擊等特點(diǎn)，在鋁合金表面形成鋁基復(fù)合材料涂層，將大大改善鋁合金的表面性能。若采用堆焊的方法在鋁合金表面形成鋁基復(fù)合材料熔覆層，對合理使用材料、改進(jìn)產(chǎn)品性能、擴(kuò)大鋁合金的使用范圍及降低生產(chǎn)成本都有很重要的意義，但目前尚未見相關(guān)的研究報道。因此，采用氬弧堆焊制備TiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料涂層，很值得進(jìn)行試驗(yàn)研究。
　　 本文試驗(yàn)將Al粉、Ti粉、石墨粉以一定比例混合均勻，采用預(yù)置合金

2、粉末或壓制成近40mm×10mm×1mm的合金粉塊放置在鋁板上進(jìn)行鎢極氬弧焊熔覆，通過調(diào)整焊接工藝參數(shù)，在鋁板表面制備Al-Ti-C合金體系的涂層，從熱力學(xué)角度分析了焊接熔池中可能存在的各種反應(yīng)。試驗(yàn)采用Quant-200掃描電鏡和EDAX能譜儀對堆焊層的組織及成分分布進(jìn)行了研究，采用XD-3自動X射線衍射儀對堆焊層的物相進(jìn)行了分析，并測試了堆焊層的硬度和耐磨性。
　　 研究結(jié)果表明：采用預(yù)置Al-Ti-C合金粉末，在鋁板表面T

3、IG焊熔覆用氦氣保護(hù)時，才形成了呈冶金結(jié)合的熔覆層；采用壓制的Al-Ti-C合金粉塊，在鋁板表面用氬氣保護(hù)TIG焊熔覆，熔覆層中有不均勻分布的白色顆粒，但TiC含量很少；Al-Ti-C系TIG焊時的反應(yīng)過程是：Al先熔化，然后與Ti或C反應(yīng)生成Al3Ti或Al4C3，同時Al3Ti和Al4C3在高溫下分解，鋁液中的鈦、碳原子通過擴(kuò)散而反應(yīng)生成TiC，此反應(yīng)不能完全進(jìn)行時將有Al3Ti、Al4C3及TiAlxCx等多種中間相；采用壓制的A

4、l-Ti-C合金粉塊，在銅板上進(jìn)行大電流TIG電弧熔化制成填充材料，其組織為Al基體和彌散分布的TiC增強(qiáng)相，顆粒尺寸約為2～4μm，TiC顆粒的重量百分比約為14％，以此作為填充材料在鋁板上進(jìn)行TIG焊熔覆，由于母材的稀釋，獲得的鋁基復(fù)合材料涂層中TiC顆粒在3％～8％。
　　 所制備的TiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料涂層的硬度及耐磨性比鋁基體有很大提高，但作為工程材料，耐磨性仍然很低。今后的研究應(yīng)考慮在增加TiC含量的同時，要加大