回火温度对钛合金表面镍基喷焊层组织及磨损性能的影响

发布时间：2018-12-15 11:01

【摘要】：扩大钛合金的工程应用范围很大程度上取决于其表面硬度的提高及耐磨性的改善,针对此国内外学者对钛合金表面耐磨涂层的制备进行了大量研究,但对于采用等离子喷焊技术制备耐磨层并对耐磨层进行热处理的研究较少,缺少相关研究数据。本课题采用等离子喷焊技术在8mm厚的TC4钛板表面制备镍基喷焊层,对镍基喷焊层分别进行200℃×1h、400℃×1h、600℃×1h出炉空冷的回火处理,对比分析了焊态及回火试样的组织物相、显微硬度及磨损性能的变化,结果表明:喷焊层由基体+过渡层+强化层构成,呈典型的韧基体+硬质相组织,基体与喷焊层界面处呈冶金结合。喷焊层基体相为固溶了Cr、B等合金元素的γ-Ni,基体中TiC、Cr7C3、CrB、TiB2等硬质相碳化物及硼化物的弥散分布使得喷焊层显微硬度明显提高达到986.5HV0.5,约为TC4基材的3.5倍;两种磨损试验均表明喷焊层耐磨性能较TC4基材显著提高,磨损表面无明显粘着痕迹,仅呈轻微的磨粒磨损特征。回火处理有利于提高合金元素扩散能力,表现为随回火温度的提高过渡层厚度不断增加,当回火温度为600℃时过渡层厚度达200μm约为焊态的2倍;同时回火处理改善了过渡层组织均匀性与致密性,扩大了基体相变区尺寸使得针状组织分布方向由原来的和热流方向一致逐渐变为与热流方向呈45°角,从而降低界面处残余应力,提高喷焊层与基体的结合能力。在200℃×1h、400℃×1h回火时,碳化物及硼化物的弥散析出占主导地位,碳化物沿纵截面生长方向有择优取向,喷焊表层硬度较焊态有所提高;600℃×1h回火时,基体的粗化以及硬质相的聚集长大占主导,碳化物生长方向性被打乱,表层硬度略有降低。磨损试验表明:在往复摩擦磨损试验中,试样耐磨性均有所提高,400℃×1h回火处理后喷焊层耐磨性能最佳,其摩擦系数最低约为0.5146比焊态降低了约0.05;其磨损量为0.0078mm3,仅为焊态的1/2;在橡胶轮磨粒磨损试验中,200℃×1 h、400℃×1h回火试样磨损失重较焊态分别降低了0.0039g、0.0051g,耐磨性能较焊态稍有提高;600℃×1 h处理后硬质相的粗化及基体支撑作用的减弱反而导致其耐磨性降低,其磨损失重较焊态增加0.0036g。
[Abstract]:To expand the scope of engineering application of titanium alloys depends to a great extent on the improvement of their surface hardness and wear resistance. A lot of researches have been carried out on the preparation of wear-resistant coatings on titanium alloys by scholars at home and abroad. However, there is little research on the preparation of wear-resistant layer and heat treatment of wear-resistant layer by plasma spray welding, and there is a lack of relevant research data. In this paper, the plasma spray welding technology was used to prepare nickel-based spray welding layer on the surface of 8mm thick TC4 titanium plate. The nickel-based spray welding coating was treated with 200 鈩，

本文编号：2380526