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钛合金表面激光熔覆镍包石墨涂层的研究

张晓东

   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质量良好的耐磨涂层,本文在TC11合金表面进行了镍包石墨粉末材料的激光熔覆试验。通过对不同参数下涂层宏观、微观质量的对比分析,选择出了最佳的激光熔覆工艺参数。利用XRD、SEM、EDS和TEM等分析手段对镍包石墨激光涂层的微观组织进行了分析。利用HV-1000型显微维氏硬度计测试了激光熔覆涂层试样的硬度,并用M-200型销盘式摩擦磨损试验机进行摩擦磨损性能试验。 试验结果表明,激光涂层的宏观、微观质量与激光熔覆工艺参数密切相关。在最佳激光工艺参数为激光功率P=700W,光斑直径D=Φ3mm,预涂层厚度δ=0.6mm,扫描速度V=5mm/s时,获得的激光涂层表面连续均匀,内部无裂纹和气孔,与TC11基底实现冶金结合。激光熔覆试样沿层深方向存在三个不同的组织区域,由表及里依次为:涂层、涂层与基底的结合区及基底热影响区。 微观组织分析表明,在激光熔覆的过程中,基底的Ti和预涂层中的C发生化学反应,原位生成TiC硬质增强相。涂层的微观组织主要是在Ti的基体上均匀分布着TiC、Ni_4Ti_3和Ni_3(Al Ti)增强相。TiC相是以花瓣和枝晶形式存在。经测量,TC11合金表面激光涂层的硬度相对TC11钛合金有了明显的提高。激光涂层的硬度(HV1000~1100)比钛合金基底硬度(HV330~340)提高到2~3倍。 摩擦磨损性能表明,在与YG8硬质合金对磨时,TC11钛合金的摩擦系数为0.492~0.537;激光涂层的摩擦系数为0.519~0.688。TC11钛合金的磨损是粘着磨损、磨粒磨损和氧化磨损三种机制共同作用的结果。在轻载荷条件下,TC11钛合金的磨损以磨粒磨损为主;在重载荷条件下,TC11钛合金的磨损以粘着磨损为主。激光涂层的磨损以磨粒磨损为主,存在一定的粘着磨损机制。激光涂层的磨损失重量大大低于TC11合金的磨损失重量,表明激光涂层可以大大提高TC11合金的表面耐磨性能。……   
[关键词]:TC11;激光熔覆;涂层;TiC
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:哈尔滨工业大学2006年