氬弧堆焊制備TiC顆粒增強鋁基復合材料涂層.pdf

1、金屬基復合材料具有高強度、高剛度、高硬度、耐磨及抗沖擊等特點，在鋁合金表面形成鋁基復合材料涂層，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合材料熔覆層，對合理使用材料、改進產(chǎn)品性能、擴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，但目前尚未見相關的研究報道。因此，采用氬弧堆焊制備TiC顆粒增強鋁基復合材料涂層，很值得進行試驗研究。
　　 本文試驗將Al粉、Ti粉、石墨粉以一定比例混合均勻，采用預置合金

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，從熱力學角度分析了焊接熔池中可能存在的各種反應。試驗采用Quant-200掃描電鏡和EDAX能譜儀對堆焊層的組織及成分分布進行了研究，采用XD-3自動X射線衍射儀對堆焊層的物相進行了分析，并測試了堆焊層的硬度和耐磨性。
　　 研究結果表明：采用預置Al-Ti-C合金粉末，在鋁板表面T

3、IG焊熔覆用氦氣保護時，才形成了呈冶金結合的熔覆層；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焊時的反應過程是：Al先熔化，然后與Ti或C反應生成Al3Ti或Al4C3，同時Al3Ti和Al4C3在高溫下分解，鋁液中的鈦、碳原子通過擴散而反應生成TiC，此反應不能完全進行時將有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行TIG焊熔覆，由于母材的稀釋，獲得的鋁基復合材料涂層中TiC顆粒在3％～8％。
　　 所制備的TiC顆粒增強鋁基復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。今后的研究應考慮在增加TiC含量的同時，要加大