激光熔覆钴基合金及其复合涂层

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1、摘要摘要钛合金具有比强度高、密度小、耐蚀性优异和耐热性好等突出的优点使其在航空航天、国防科技、医疗卫生等领域得到了广泛的应用。但同时也因为钛合金本身硬度低、摩擦系数高、耐磨性差等缺点限制了钛合金的应用范围。为提高钛合金的表面硬度和耐磨性能，本文采用激光熔覆技术Ti-6A14V合金上制备了钻基合金、钻基合金+TiC、钴基合金+唧及其钴基合金+B4c的复合涂层．试验结果表明，激光熔覆钴基合金涂层在组织结构上分为熔覆区、结合区和热影响区。由于涂层不同部位成分、温度分布不同使初生相呈树枝状、块状、颗粒状等几种形态；涂层与基体实现了的良好的冶金结合。同时

2、，为了实现激光熔覆工艺参数的优化，分析了热力学因素、对流对熔覆层表面质量的影响。熔池中的对流运动促进了加入的合金元素在熔池中的扩散，促使合金元素与熔池内的液体充分混合，对激光加工过程中的传热和传质有显著的影响，对激光表面熔覆涂层的质量有着重要的作用。激光熔覆钴基合金+TiC的复合涂层主要由TiC颗粒，Co基固溶体组成，另外还有少量的NiCx，VeSi5，Cr7C3等．分析了激光熔覆钻基合金+TiC涂层中的凝固行为，凝固速度R和温度梯度G对凝固后晶体的组织形貌的影响，温度梯度G，凝固速度R(G／R)是凝固组织生长形态选择的控制参量，随着距熔池底部

3、距离的增加，G／R迅速下降，发生胞枝转变，形成了由树枝状或胞枝状态领先相及其共晶组织组成的涂层区组织特征。分析了熔覆工艺参数对涂层组织结构的影响，试验表明功率越高，树枝晶的尺寸就越大，涂层中的金属与合金粉末互熔的也越多。扫描速度比较小的时候，在激光熔覆处理过程中，涂层能充分吸收热量，组织的长大也就比较充分，形成的树枝晶形貌比较典型．在激光熔覆钴基合金+TiN涂层中，通过熔覆层过渡区的背散射像电子探针成分分析，我们研究了各元素在涂层中的分布情况．另外，对熔覆层中的裂纹与气孔等缺陷进行了分析，出现裂纹的原因可能是由于预敷层比较厚，反应过程中传热不均

4、匀以及反应过程中产生的应力造成的。裂纹存在于含有TiN的涂层中是由于TiN的塑性低于TiC．山东大学硕士学位论文在钴基合金+B4C金属陶瓷复合涂层中，尽管Co基合金+B4C涂层中没有未熔B4C存在，也没有改变钴基合金涂层的亚共晶组织的枝晶生长方式，但添加的B4C，Co基合金+B4c涂层的枝晶组织起到了明显的细化作用，其对涂层所起的细晶强化、固溶强化及第二相强化的增强作用，都使得Co基合金+B4C涂层的显微硬度和耐磨性都明显高于Co基合金涂层。关键词：钛合金；激光熔覆；组织结构；硬度：耐磨性能ⅡAbstractBecausethetitanium

5、alloyshavelesshardnessandaresusceptibletoresultintheadhesivewear,theirexcellentperformance(suchashigh-intensity,bettercorrosion-resistance)arenotfullyrcalized．InordertoimprovethesRrfacehardnessandwear-resistanceoftitaniumalloy．Wewilluselaser8u_,-facemodificationtechnologytol

6、asercladdingcobalt-basedalloys,ccobalt-basedalloys+TiC，cobalt-basedalloys+TiNandB4Conthe删4valloysurface．皿圯experimentresultsshowedthatthelasercladdingcobalt-basedalloycoatingincludethecladding，combinedandheat-affectedareaintheorganizationals协lctIlre．Theprimaryphasespresentthe

7、dendrite,massiveandgranularseveralshapesbecauseofthecompositionandtemperaturedifferencesinthedifferentpartsofcoating；n地coatingachievethebettermaallurgicalcombination谢mthesubstrate．And,inordertooptimizetheparametersoflaserchdding,wealsoanalyzetheinfluenceofthethermodynamicana

8、lysisandconvectionfactorsOnthesurfacequalityofcladdingcoating．Inthemetallur