钛合金表面激光熔覆镍基复合涂层组织性能研究

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1、大连理工大学硕士学位论文摘要原位生成法制备的复合涂层，其增强相具有热力学稳定、分布均匀、界面洁净、与基体结合良好等优点．为了在钛合金表面获得良好的耐磨涂层，本文迸行了激光熔覆Ni．Cr-Ti．C、Ni-Cr-Si、Nb-Ti．si等合金粉末实验。利用XRD、SEM、EDs和EMPA等分析手段对激光熔覆层的微观组织进行了分析；在}Ⅸ一1型显微硬度计测量涂层微区组织的显微硬度值，在UMT-2型多功能摩擦磨损测试仪上进行于滑动摩擦磨损实验。激光熔覆Ni．Cr-Ti-C复合涂层试验表明：当激光比能为12．5IO／cm2时，获得的

2、激光熔覆层表面连续均匀，内部无裂纹和气孔，与TC4基体实现良好冶金结合。在优化激光工艺的条件下，对不同成分配制的原位析出Ni-Cr-Ti．C复合涂层进行激光熔覆实验。结果表明：复合涂层主要由J3-Ti、Y-Ni固溶体及分布于晶问的TFTiC或Ti／Cr7C3共晶组成；晶内为贫Ni、C的B．Ti固溶体组织，晶间为富Ti、C的Ti／TiC和Ti／Cr．7C3共晶组织；随着复合涂层成分的变化，激光熔覆原位合成物量发生相应的变化，涂层熔区内晶体生长形态从网络状晶向树枝晶、等轴晶过渡。对涂层机械力学性能的分析表明：涂层显微硬度值较

3、基体有显著提高，从表面到基体呈平稳过渡的梯度分布，熔覆质量良好试样的显微硬度受涂层成份影响不大；涂层强化机制主要有细晶强化、固溶强化、硬质相强化、等：熔区组织较基体显著细化；由于多种强化机制的共同作用，显著地提高了熔覆层的硬度，使熔覆层具有极高的耐磨性能。。激光熔覆Ni．Cr-Si复合涂层试验表明：复合涂层中以Ti5si3和Cr3Si为主的颗粒增强相弥散分布在B．Ti和Y-Ni两相固溶体中；涂层的显微硬度较基体Ti．5621s有显著的提高。复合涂层不仅具有较高的耐磨性能，而且具有较低的摩擦系数，明显的改善了Ti．5621

4、s合金表面的摩擦磨损性能．涂层中的磨损机制主要为磨粒磨损及其引起的剥层，基体中除此之外还有粘着磨损。激光熔覆Nb．Ti．Si复合涂层试验表明：复合涂层的宏观质量良好，与TC4基体有良好的冶金结合，无裂纹，但有少量气孔。复合涂层内部主要分布的是Nb和Ti形成的连续固溶体(Nb，Ti)。，树枝间则以Nb3Si和Ti5Si3金属间化合物硬质相弥散的分布在上述固溶体中形成共晶组织。涂层的硬度为HV960～1000，比基体钛合金(Hv330～340)提高了近3倍。关键词：钛合金；激光熔覆；原位合成；显微组织；摩擦磨损性能钛合金表面

5、激光熔覆镍基复合涂层组织性能研究ResearchonMicrostructureandPropertiesofNi-basedCompositeCoatingbyLaserCladdingonTitaniumSurfaceAlloysAbstractIn-situproducingcompositecoatingiscb卸∞dcerizedbythermodynamicstability；distributeduniformly；cleatinterfaceandgoodwetabilitybctwe圯rnreinfor

6、cementphasesandmatrix．Inordertoobtainwear-resistanteoaangswithgoodproperties，thelasercladdingoftitaniumalloyswithNi—ChTi-C，Nb—Ti-Si，Ni-Cr-Siwasperformed．Microslnmtt雌ofthecladcoatingwascharacterizedusingXRD，SEM，EDSandEMPA．Thernicrohardnessofthelasercladdingcoating

7、wasmeasuredusingHV—ltypemisoro-solerometer．Coatingsw∽examinedusingallUMT-2typefrictionwcartester．Theresultsoflasercladding、】vithNi-Cr-Ti-Cpowersshowtiler：excellentcoatingwaBobrainedwhenthelaserpoweris12．5K耽m7．inwhichnoporesandcracksappearandsurfaceisdistributedun

8、iformlyisobtained,andthelasercladdingcoatingalremcteUourgicallybondedwithTC4alloysubslrate．In-situseparatingoutNi·Cr．．n-Ccompositecoatingwithdifferentcoatingco