鈦合金激光熔覆鎳基耐磨自潤(rùn)滑復(fù)合涂層組織與性能研究.pdf

1、目前針對(duì)鈦合金的表面改性多集中在提高其耐磨性能上，然而在空間環(huán)境下對(duì)鈦合金的表面性能提出了更高的要求，使其不僅要具有較高的耐磨性能，還要有良好的減摩性能。
　　本文以NiCrBSi、Ni包MoS2粉末為原料，采用激光熔覆技術(shù)在TC4合金基體上制備出原位自生TiC-CrxSy/Ni基耐磨自潤(rùn)滑復(fù)合涂層。利用光學(xué)顯微鏡、X射線衍射儀、掃描電鏡、能譜分析儀、顯微硬度計(jì)和摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)等技術(shù)手段，系統(tǒng)研究了熔覆層內(nèi)部缺陷的表現(xiàn)形式及影響因

2、素、工藝參數(shù)對(duì)復(fù)合涂層組織和性能的影響規(guī)律，揭示了激光熔覆Ni基自潤(rùn)滑復(fù)合涂層的磨損機(jī)制和自潤(rùn)滑機(jī)理。
　　熔覆層內(nèi)部缺陷主要表現(xiàn)為氣孔和裂紋。涂層內(nèi)氣孔出現(xiàn)在熔覆層表層及底層，氣體主要來源于熔覆環(huán)境，也可能是熔覆過程中各組分相互反應(yīng)而生成;裂紋從形態(tài)上分為垂直裂紋和水平裂紋兩大類，其產(chǎn)生與熔覆層內(nèi)的低熔共晶密切相關(guān)，涂層成分、夾雜物含量、激光比能對(duì)裂紋敏感性均有一定的影響。
　　通過研究掃描速度、激光功率、Ni包MoS2含

3、量對(duì)熔覆層組織的影響發(fā)現(xiàn):隨著掃描速度的增加，熔覆層尺寸減小;涂層內(nèi)部晶粒變小;結(jié)合區(qū)平面晶帶寬度逐漸減小。隨著激光功率的增加，熔覆層尺寸增加;熔覆層表面質(zhì)量下降;涂層內(nèi)部潤(rùn)滑相CrxSy趨于規(guī)則化。Ni包MoS2含量對(duì)熔覆層表面質(zhì)量影響不大;隨著Ni包MoS2含量的越多，CrxSy晶型越好，含量越多;涂層中TiC樹枝晶和多邊塊狀相TiB2明顯減少。
　　優(yōu)化后的工藝參數(shù)為:掃描速度6mm/s～8mm/s，激光功率1.5kW～2k

4、W，Ni包MoS2含量20％～40％。Ni60熔覆層主要由TiC樹枝晶、TiB2多邊塊狀相、Cr7C3針狀相和γ-Ni固溶體組成;Ni60+Ni包MoS2熔覆層主要由TiS條狀相、CrxSy球狀相及CrB不規(guī)則狀相和γ-Ni固溶體組成。
　　硬度測(cè)試及摩擦磨損試驗(yàn)結(jié)果表明:涂層顯微硬度從表面到基底沿層深方向呈階梯狀降低，熔覆層硬度在900～1100HV0.3之間，較基底提高了3倍;涂層的相對(duì)耐磨性比鈦合金基底有顯著提高;鈦合金母材