鈦合金表面激光重熔鎳包石墨涂層的研究.pdf

1、為了在鈦合金表面上獲得質(zhì)量良好的耐磨涂層，以鎳包石墨復(fù)合粉末以及Ni+20wt.％TiC混合粉末作為預(yù)涂材料，在TC4鈦合金表面上進(jìn)行熱噴涂和激光重熔試驗。通過工藝探索和涂層質(zhì)量分析，優(yōu)選出合適的工藝參數(shù)。利用XRD、SEM、EDS和TEM等分析手段對涂層的微觀組織進(jìn)行分析，研究激光熔池中增強(qiáng)相的反應(yīng)生成機(jī)制。采用M-200型銷盤式摩擦磨損試驗機(jī)測試TC4鈦合金以及熱噴涂涂層和激光重熔涂層的干摩擦磨損性能，分析激光重熔涂層的強(qiáng)化機(jī)制。<

2、br>　　工藝探索試驗表明，制備涂層的優(yōu)化工藝參數(shù)為：熱噴涂預(yù)制方法，預(yù)制厚度0.6mm，激光功率750W，光斑直徑3mm，掃描速度5mm/s，重熔涂層搭接率30%。硬度測試結(jié)果表明，TC4鈦合金硬度在HV310～HV330之間，熱噴涂涂層的顯微硬度在HV580～HV800之間，其平均硬度是鈦合金硬度的2倍多。激光重熔涂層的顯微硬度在HV900～HV1100之間,其平均硬度是鈦合金硬度的3倍。
　　微觀組織分析表明，噴涂層的微觀組

3、織以金屬鎳為基體，內(nèi)部彌散鑲嵌著石墨相。手工刷涂和熱噴涂兩種預(yù)制方法的激光重熔涂層的微觀組織基本相同，均是以原位生成的TiC枝晶為增強(qiáng)相，以鎳基固溶體為基體的復(fù)合涂層，涂層與基底的界面之間形成了良好的冶金結(jié)合狀態(tài)。激光熔覆Ni＋20wt.%TiC涂層的微觀組織以未發(fā)生熔解的原料TiC顆?；蛉刍笾匦挛龀龅幕ò隊罴安灰?guī)則顆粒狀TiC為增強(qiáng)相，基體為固溶了一定量Ti的鎳基。
　　在激光重熔鎳包石墨預(yù)涂層工藝中，TC4基底中的部分Ti熔

4、化，通過對流和擴(kuò)散作用進(jìn)入到熔池中。通過熱力學(xué)計算，激光熔池中的液相Ti和固相C接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，原位生成TiC在熱力學(xué)上是可行的。當(dāng)激光熔池冷卻時，TiC晶核優(yōu)先析出。雖然一般凝固理論認(rèn)為，在平衡條件下，TiC會長成小平面晶體。但是，由于激光熔池的急速冷卻條件，使得TiC隨著界面動力學(xué)過冷度和凝固冷卻速度的增加，其微觀生長機(jī)制由側(cè)向生長逐漸向連續(xù)生長轉(zhuǎn)變，最后長成長具有非小平面結(jié)構(gòu)的枝晶狀。
　　在與YG8硬質(zhì)合金對磨時，在20

5、N、60N和100N載荷條件下，TC4鈦合金的摩擦系數(shù)為0.659～0.546；熱噴涂涂層的摩擦系數(shù)為0.336～0.268；激光重熔涂層的摩擦系數(shù)為0.647～0.568，三種材料的摩擦系數(shù)均隨著載荷的加大呈下降的趨勢。兩種涂層的磨損失重量均遠(yuǎn)低于TC4鈦合金的磨損失重量。隨著載荷的加大，TC4鈦合金的磨損失重量呈明顯上升的趨勢，而兩種涂層的磨損失重量則增長較小。TC4鈦合金的磨損是粘著磨損、磨粒磨損和剝層磨損三種機(jī)制共同作用的結(jié)果。