激光熔覆TiAl金屬間化合物-陶瓷復(fù)合涂層的制備及其性能研究.pdf

1、γ-TiAl金屬間化合物合金(以下稱為TiAl合金)由于具有密度低、比強度和比模量高、比剛度高及良好的抗高溫蠕變性能等突出優(yōu)點，因而受到了人們的廣泛關(guān)注，被認為是未來航空航天、工業(yè)燃氣輪機以及汽車、機車發(fā)動機等工業(yè)中很具潛力的高溫結(jié)構(gòu)材料之一。然而，TiAl合金本身的一些性能缺點如嚴重的室溫脆性，耐磨性差，高溫抗氧化性能不足等制約著TiAl合金的應(yīng)用。近年來，隨著TiAl合金室溫脆性和高溫抗氧化性能的逐步改善，其耐磨性不足成為實際應(yīng)用的

2、主要障礙。 為了探索提高TiAl合金耐磨性能的表面改性新方法，拓展TiAl金屬間化合物合金的應(yīng)用領(lǐng)域，本文通過大量的前期試驗探討了以Tii-Al-tiC混合粉末為預(yù)置涂層，采用激光熔覆技術(shù)在Ti-48Al-2Cr-2Nb合金表面制備金屬間化合物/陶瓷耐磨復(fù)合涂層的可行性，并通過優(yōu)化激光熔覆工藝參數(shù)獲得了質(zhì)量良好的表面改性復(fù)合涂層。采用光學(xué)顯微鏡(OM)和掃描電子顯微鏡(SEM)觀察了各激光熔覆層的顯微組織形貌，用X射線衍射儀(X

3、RD)和能譜分析儀(EDS)對各激光熔覆層的物相及成分進行分析。研究了各激光熔覆層的顯微組織及其與激光工藝參數(shù)和預(yù)置混合粉末成分、粒度的關(guān)系，并分別測試了原始TiAl合金及各激光熔覆層的顯微硬度和室溫干滑動摩擦磨損性能，對其磨損機理進行了分析討論。主要研究結(jié)果如下： 1．通過優(yōu)化激光工藝參數(shù)和混合粉末成分可以用Ti-Al-TiC混合粉末為預(yù)置涂層在TiAl合金上制得質(zhì)量良好的以TiAl金屬間化合物為基體，以顆粒狀、短棒狀或樹枝狀

4、TiC為硬質(zhì)耐磨增強相的金屬間化合物/陶瓷復(fù)合材料涂層。 2．激光工藝參數(shù)對熔覆層的組織形貌和性能有較大的影響，隨著激光掃描速度的增加，陶瓷硬質(zhì)增強相TiC由發(fā)達樹枝狀向短棒狀和顆粒狀轉(zhuǎn)變，熔覆層的平均顯微硬度隨激光掃描速度的增加而增大；隨著激光功率的增大，增強相TiC生長越發(fā)達，組織形貌由顆粒狀向發(fā)達樹枝狀轉(zhuǎn)變，熔覆層平均顯微硬度隨激光功率的增大而出現(xiàn)了先減小后增大的趨勢。 3．混合粉末中TiC的含量對熔覆層內(nèi)硬質(zhì)增強