激光熔覆鈷基合金及其復(fù)合涂層.pdf

1、鈦合金具有比強(qiáng)度高、密度小、耐蝕性優(yōu)異和耐熱性好等突出的優(yōu)點(diǎn)使其在航空航天、國(guó)防科技、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但同時(shí)也因?yàn)殁伜辖鸨旧碛捕鹊?、摩擦系?shù)高、耐磨性差等缺點(diǎn)限制了鈦合金的應(yīng)用范圍。為提高鈦合金的表面硬度和耐磨性能，本文采用激光熔覆技術(shù)Ti-6A1-4V合金上制備了鈷基合金、鈷基合金+TiC、鈷基合金+TiN及其鈷基合金+B4C的復(fù)合涂層。 試驗(yàn)結(jié)果表明，激光熔覆鈷基合金涂層在組織結(jié)構(gòu)上分為熔覆區(qū)、結(jié)合區(qū)和熱影響

2、區(qū)。由于涂層不同部位成分、溫度分布不同使初生相呈樹枝狀、塊狀、顆粒狀等幾種形態(tài)；涂層與基體實(shí)現(xiàn)了的良好的冶金結(jié)合。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)激光熔覆工藝參數(shù)的優(yōu)化，分析了熱力學(xué)因素、對(duì)流對(duì)熔覆層表面質(zhì)量的影響。熔池中的對(duì)流運(yùn)動(dòng)促進(jìn)了加入的合金元素在熔池中的擴(kuò)散，促使合金元素與熔池內(nèi)的液體充分混合，對(duì)激光加工過(guò)程中的傳熱和傳質(zhì)有顯著的影響，對(duì)激光表面熔覆涂層的質(zhì)量有著重要的作用。 激光熔覆鈷基合金+Tic的復(fù)合涂層主要由Tic顆粒，Co基固溶

3、體組成，另外還有少量的NiCx，V<,6>Si<,5>，Cr<,7>C<,3>等。分析了激光熔覆鈷基合金+TiC涂層中的凝固行為，凝固速度R和溫度梯度G對(duì)凝固后晶體的組織形貌的影響，溫度梯度G/凝固速度R(G/R)是凝固組織生長(zhǎng)形態(tài)選擇的控制參量，隨著距熔池底部距離的增加，G/R迅速下降，發(fā)生胞枝轉(zhuǎn)變，形成了由樹枝狀或胞枝狀態(tài)領(lǐng)先相及其共晶組織組成的涂層區(qū)組織特征。分析了熔覆工藝參數(shù)對(duì)涂層組織結(jié)構(gòu)的影響，試驗(yàn)表明功率越高，樹枝晶的尺寸就

4、越大，涂層中的金屬與合金粉末互熔的也越多。掃描速度比較小的時(shí)候，在激光熔覆處理過(guò)程中，涂層能充分吸收熱量，組織的長(zhǎng)大也就比較充分，形成的樹枝晶形貌比較典型。 在激光熔覆鈷基合金+TiN涂層中，通過(guò)熔覆層過(guò)渡區(qū)的背散射像電子探針成分分析，我們研究了各元素在涂層中的分布情況。另外，對(duì)熔覆層中的裂紋與氣孔等缺陷進(jìn)行了分析，出現(xiàn)裂紋的原因可能是由于預(yù)敷層比較厚，反應(yīng)過(guò)程中傳熱不均勻以及反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力造成的。裂紋存在于含有Tin的涂