TC4表面激光熔覆耐磨涂層組織結構及性能的研究.pdf

1、鈦合金因為其比強度高、耐熱抗腐蝕性能優(yōu)異等優(yōu)點，是一種被廣泛應用于航天航空、石油化工、生物醫(yī)療和船舶汽車等領域的結構材料。但是其耐磨性差的缺陷限制了其在摩擦構件上的應用。激光熔覆技術作為一項蓬勃發(fā)展的表面改性技術，具有能量高、速度快和易形成自動化等優(yōu)點。本文以為提高鈦合金的耐磨性為目的，采用激光熔覆技術在鈦合金表面制備具有優(yōu)異耐磨性能的復合涂層。
　　本文采用半導體激光器在鈦合金表面制備了TC4+10wt％Ni包B4C、TC4+2

2、0wt％Ni包B4C與TC4+10wt％hBN復合涂層。利用SEM對熔覆層的組織結構進行觀察，使用XRD與EDS對物相成分進行分析，使用顯微硬度計、真空摩擦磨損試驗機對熔覆層的硬度、耐磨性進行了測定。探討了工藝參數(shù)與熔覆材料對宏觀質量、微觀組織結構以及涂層性能的影響。
　　在多組工藝參數(shù)下，TC4+10wt％hBN熔覆層都有大量孔洞產(chǎn)生。在功率為4kW，掃描速度為15mm/s時，熔覆層質量良好。熔覆層是棒狀相TiB與樹枝晶結構Ti

3、N分布在α-Ti基體中構成。熔覆層平均顯微硬度為1059HV0.3，約為鈦合金基體的3～4倍。大氣與真空環(huán)境下摩擦磨損試驗表明:相較于真空環(huán)境中，熔覆層在大氣環(huán)境中摩擦系數(shù)較小約為0.2～0.3，磨損量較小為0.0007g。在大氣環(huán)境下，熔覆層的磨損形式主要為氧化磨損;在真空環(huán)境中，主要為磨粒磨損與粘著磨損。
　　TC4+10wt％Ni包B4C熔覆層主要是由板條狀以及片狀TiB、顆粒狀TiC、不規(guī)則塊狀相NiTi2以及未完全分解的

4、B4C顆粒彌散分布在α-Ti基體中構成。優(yōu)化工藝參數(shù):P=4kW，V=8mm/s。熔覆層平均硬度661HV0.3，為基底的兩倍，摩擦系數(shù)在0.50～0.55之間，磨損形式主要為磨粒磨損與粘著磨損。
　　TC4+20wt％Ni包B4C熔覆層主要由空心管狀TiB、顆粒狀以及花瓣狀TiC、不規(guī)則塊狀相NiTi2、樹枝狀相TiB2與未完全分解的B4C鑲嵌在α-Ti基體組成。優(yōu)化工藝參數(shù):P=4kW，V=10mm/s。熔覆層平均硬度最大89