BT20钛合金表面电火花沉积WC涂层微观组织研究.pdf

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1、第43卷第2期稀有金属材料与工程Vo1．43，No．22014钲2月RAREMETALMATERIALSANDENG1NEER1NGFebruary2014BT20钛合金表面电火花沉积WC涂层微观组织研究王明伟，潘仁，李姝，赵秀君，朱志2，张立文2(1．大连工业大学，辽宁大连116034)(2．大连理工大学，辽宁大连116085)摘要：以WC为电极，氩气为保护气，采用电火花沉积方法在BT20钛合金基体上制备了强化沉积层。利用SEM、EDS和XRD分析了沉积层的微观结构和物相，利用显微硬度计测试了沉积层截面的显微硬度。结果表明，沉积层主要由TiC、WC、W和W2C相组成，

2、TiC是电极材料与基体材料反应形成新相，是沉积层的主要组成相；沉积层与基体结合致密，形成良好的冶金结合。沉积层表面呈“泼溅状”形貌，截面组织形貌中观察到纳米级微晶堆垛结构和少量的树枝晶，反映了电火花沉积过程的快速加热和冷凝机制。沉积层显微硬度呈梯度变化，涂层最大硬度是基体的3倍。关键词：BT20钛合金；电火花沉积；WC涂层中图法分类号：TG174．44文献标识码：A文章编号：1002．185X(2014)02-0361—03BT20钛合金具有密度小、比强度高、耐蚀性好等试样材料为BT20钛合金，采用线切割制备试样。优点，被广泛应用于航空航天和军事工业等领域_1]。但试样

3、尺寸为12mm×4mm。实验前，依次采用200、是其硬度较低，耐磨性较差，当受到挤压、剪切和冲击400、600#砂纸进行表面打磨，然后再用丙酮溶液进行载荷的作用，容易与对磨材料发生粘着磨损而失效。因清洗吹干。此如何提高钛合金表面的硬度及耐磨性成为钛合金研采用DZ．4000(I~)型电火花沉积堆焊机，5mm究与应用的新焦点。为了改善钛合金的耐磨性，近年来WC棒为电极。其电火花沉积工艺规范：输出电压80国内外科研工作者采用激光表面处理技术、等离子喷涂v，放电脉冲频率2000Hz，放电电容180，比沉积技术、离子束表面改性技术、热扩散技术、微弧氧化技时间6min／cm，保护气

4、体氩气供给量6L／rain。沉积术、堆焊技术等对钛合金表面进行强化，取得了较好的结束后，涂层试样经线切割切片制各金相试样，采用效果，但上述方法均需要昂贵的设备、特定的场所、专D／Max．3BX射线衍射仪(XRD)、奥林巴斯金相显微业的技术人员，从而使强化成本大大增加。镜(OM)、IeissSupra55(VP)扫描电子显微镜(SEM)电火花沉积(electrosparkdeposition，ESD)是近和MHV-1000型显微硬度计等进行涂层物相、表面形20年才引起广泛关注的表面强化新技术，电火花放貌、组织结构、元素分析和显微硬度测试。电时瞬间产生5000～20000K

5、的高温，通过火花放电2结果与分析作用将电极材料熔渗进工件表层以形成合金化的表面沉积，具有设备简单、使用灵活、环保节能、沉积层厚2．1沉积层物相分析度大、结合强度高等优点，已广泛应用于航空发动机中图1为涂层x射线衍射分析结果。从图中可以看钛合金部件的表面强化，并取得了良好的效果[¨。本出，涂层主要由TiC、WC、W和少量w2c相组成。实验是以WC为电极，采用氩气为保护气，在BT20其中TiC的峰值较强，说明了涂层表层含有较高的TiC钛合金基体上制备WC强化涂层，并对涂层的显微组相，是强化层的主要成分。强化层TiC、W和W2C都织、物相和成分进行分析。是新相，可见由电极材料

6、到强化涂层，组织发生了变化，强化层不是电极材料的简单堆积，而是电极材料1实验和基体材料或者电极材料自身重新合金化的产物。收稿日期：2013．01．15基金项目：大连工业大学青年基金项目(QNJJ201204)作者简介：王明伟，男，1976年生，博士，副教授，大连工业大学机械工程与自动化学院，辽宁大连116034，电话：0411-86324505，E—mail：wangmw@dlpu．edu．cn第2期王明伟等：BT20钛合金表面电火花沉积WC涂层微观组织研究·363·日＼蛩e>ss0IIpJ至08一2)沉积层的显微硬度为14974．8MPa，约为基体硬度(4771．4M

7、Pa)的3倍。沉积层组织形貌中观察到少量树枝晶和纳米级微晶堆垛结构，反映了电火花沉积过程中的快速加热和冷凝机制。参考文献References[1】WangMingwei(：：E明伟)eta1．RareMetalMaterialsand图5涂层截面元素分布Engineering(稀有金属材料与工程)[J]，2012，41(3)：502Fig．5Linearscanningresultsforcross—sectionofcoating【2]HaoJianjun(郝建军)etaLRareMetalMaterialsandEngine-erin