TC4钛合金表面激光合金化Ti-Si-C涂层的研究

发布时间：2019-03-13 08:17

【摘要】：以Ti-Si-C单质元素混合粉末为原料,采用激光合金化技术在TC4钛合金表面成功制备出Ti-Si-C合金涂层。利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及其配备的能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计以及摩擦磨损试验机,分析了涂层的组织形貌、成分和物相,测试了涂层的显微硬度及与YG6在干摩擦磨损条件下的摩擦磨损性能。结果表明:在激光功率P=2.0 k W,扫描速度v=9 mm·s~(-1),光斑直径D=2 mm下制备的涂层整体均匀致密、无裂纹,与TC4基体具有较高的冶金结合性;涂层组织主要由α-Ti基体、网状分布的Ti_3Si C_2,Ti_5Si_3/β-Ti共晶体(室温下为Ti_5Si_3/α-Ti)和弥散分布的Ti C相组成;Ti-Si-C涂层的显微硬度值沿层深变化比较平缓,平均硬度为HV 649,比TC4基体(HV 360)提高了80%;涂层平均摩擦系数为0.38,比钛合金基体(0.45)降低了16%;涂层的磨损体积为0.048 mm~3,耐磨性是钛合金基体(0.13 mm~3)的2.71倍。
[Abstract]:The Ti-Si-C alloy coating was successfully prepared on the surface of TC4 titanium alloy by laser alloying using Ti-Si-C single element mixed powder as raw material. The microstructure, composition and phase of the coating were analyzed by means of metallographic microscope (OM), scanning electron microscope (SEM), energy dispersive (EDS), X-ray diffractometer (XRD), microhardness tester and friction and wear tester. The microhardness of the coating and the friction and wear properties of the coating with YG6 under dry friction and wear conditions were tested. The results show that the coatings prepared at laser power of 2.0 kW, scanning speed of 9 mm 路s ~ (- 1) and spot diameter of D ~ (2) mm are uniform and compact, have no cracks, and have high metallurgical bonding with TC4 matrix. The microstructure of the coating is mainly composed of 伪-Ti matrix, reticulated distributed Ti_3Si C _ (2), Ti _ (5) Si _ (3) / 尾-Ti eutectic (Ti_5Si_3/ 伪-Ti at room temperature) and dispersed Ti C phase. The microhardness of the Ti-Si-C coating changes slowly along the depth of the coating, the average hardness is HV 649, which is 80% higher than that of the TC4 substrate (HV 360), the average friction coefficient of the coating is 0.38, which is 16% lower than that of the titanium alloy substrate (0.45). The wear resistance of the coating is 0.048 mm~3, which is 2.71 times higher than that of titanium alloy substrate (0.13 mm~3).
【作者单位】：江苏大学先进制造与现代装备技术工程研究院;
【基金】：扬州市“八大产业”科技攻关与成果转化项目(YZ2011039) 江苏大学拔尖人才工程基金项目(1211110001)资助
【分类号】：TG174.4

【参考文献】

相关期刊论文前10条

1 齐广霞;王晓良;史丽坤;;TC4合金叶片终锻过程中微观组织的数值模拟[J];锻压技术;2014年12期

2 LIU ShuNv;LIU ZongDe;WANG Yang;YUE Peng;;Ti-based composite coatings with gradient TiC_x reinforcements on TC4 titanium alloy prepared by laser cladding[J];Science China(Technological Sciences);2014年07期

3 孙荣禄;牛伟;雷贻文;唐英;;钛合金TC4激光熔覆NiCrBSi+Ni/MoS_2涂层组织和摩擦磨损性能[J];材料热处理学报;2014年06期

4 刘莎莎;王宇航;张维平;;TA15表面激光熔覆钴基复合涂层显微组织和耐磨性研究（英文）[J];稀有金属材料与工程;2014年05期

5 薛冰;XU Zengshi;ZHANG Qiaoxin;SHI Xiaoliang;WANG Mang;ZHAI Wenzheng;YAO Jie;SONG Siyuan;;Tribological Properties of TiAl-Ti_3SiC_2 Composites[J];Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science Edition);2014年02期

6 蔡霞;;TC4合金表面Si-Y共渗层的组织结构及摩擦性能[J];热加工工艺;2014年04期

7 刘海青;刘秀波;孟祥军;孙承峰;王明娣;石皋莲;吴少华;;Ti-6Al-4V合金激光熔覆γ-NiCrAlTi/TiC+TiWC_2/CrS+Ti_2CS高温自润滑耐磨复合涂层研究[J];中国激光;2014年03期

8 李立鑫;柳学全;丁存光;李一;李楠;李金普;李发长;;Cr_3C_2-Ni-Ti_3SiC_2新型减摩复合材料的高温摩擦学行为[J];中国有色金属学报;2014年02期

9 宋振华;戈晓岚;许晓静;刘云辉;陶俊;吴桂兰;;TC4钛合金固体渗硼催渗剂的研究[J];稀有金属;2014年04期

10 潘应晖;许晓静;;Ti6Al4V表面磁控溅射高硬SiC薄膜的摩擦磨损性能[J];材料工程;2013年06期

相关期刊论文前10条

1 刘庆辉;许晓静;戈晓岚;何星华;陶俊;仲奕颖;;TC4钛合金表面激光合金化Ti-Si-C涂层的研究[J];稀有金属;2016年06期

2 宋诗英;王梁;胡勇;姚建华;;稳态磁场辅助激光熔注制备梯度涂层[J];中国激光;2016年05期

3 贾卫平;姚井龙;吴蒙华;吴敬明;王邦国;;激光重熔参数对镍基纳米TiN复合电沉积镀层性能的影响[J];表面技术;2016年03期

4 王福雨;刘伟军;赵吉宾;孔源;赵宇辉;来佑彬;韩文超;;3D打印零件的转折角度对成形温度和应力的影响[J];稀有金属材料与工程;2016年02期

5 周芳;刘其斌;郑波;;Si、Al添加对MoFeCrTiW高熵合金涂层组织性能的影响[J];中国激光;2016年02期

6 段晓溪;高士友;顾勇飞;李健光;赵静梅;王宾;;激光熔覆316L+SiC的强化机制和摩擦磨损性能研究[J];中国激光;2016年01期

7 田凤杰;李振国;尚晓峰;韩辉;;TC4合金激光沉积成形熔池凝固试验研究[J];材料热处理学报;2015年S2期

8 郑刚;许晓静;宋振华;戈晓岚;刘庆辉;吴桂兰;仲奕颖;;TC4钛合金盐浴硼氧共渗剂的成分[J];材料热处理学报;2015年12期

9 乔世杰;刘秀波;翟永杰;陆小龙;余鹏程;石皋莲;吴少华;;时效处理对激光熔覆Ni60-hBN自润滑耐磨复合涂层的影响[J];应用激光;2015年06期

10 何鹏飞;王海斗;马国政;雍青松;陈书赢;徐滨士;;含银硬质涂层高温摩擦学性能的研究进展[J];中国有色金属学报;2015年11期

相关期刊论文前10条

1 郭纯;陈建敏;姚润钢;周健松;张世堂;;激光熔覆原位制备Ti_3Al金属间化合物涂层结构及摩擦学性能[J];摩擦学学报;2013年01期

2 郭纯;周健松;陈建敏;;钛表面激光熔覆原位制备Ti_5Si_3涂层结构及摩擦学性能[J];无机材料学报;2012年09期

3 崔超鹏;张国赏;魏世忠;徐流杰;;Zr元素对TZM合金组织和性能的影响[J];稀有金属;2012年05期

4 刘建弟;张述泉;王华明;;激光熔覆WC颗粒增强复合涂层的组织及耐磨性[J];中国有色金属学报;2012年09期

5 许晓静;盛新兰;张体峰;刘敏;辛喜玲;;磁控溅射掺碳TiB_2薄膜的Raman光谱与摩擦行为[J];材料工程;2012年08期

6 王常川;王日初;彭超群;冯艳;韦小凤;;金属基固体自润滑复合材料的研究进展[J];中国有色金属学报;2012年07期

7 赵志伟;彭泳丙;袁海英;郝春艳;马建强;刘亚培;张静文;;碳热还原法制备纳米碳化铬粉末及其特性表征[J];中国有色金属学报;2012年07期

8 卢琳琳;尹洪峰;袁蝴蝶;;Ti_3SiC_2层状陶瓷的研究进展[J];陶瓷学报;2012年02期

9 孙荣禄;牛伟;雷贻文;唐英;;钛合金表面激光熔覆TiB_2-TiC/Ni复合涂层的真空摩擦磨损性能[J];材料热处理学报;2012年05期

10 李良锋;马雪;丘泰;;稀土La对(Ag-Cu_(28))-25Sn-xLa合金微观结构及凝固机制的影响[J];稀有金属;2012年03期

【相似文献】

相关期刊论文前10条

1 魏仑,陈庆华,李俊昌,龙晋明,陈君才;40Cr钢加碳激光合金化研究[J];昆明理工大学学报(自然科学版);2001年06期

2 蔺荣岩,汪家道,孔宪梅,陈大融;激光合金化冷轧辊的技术研究[J];新技术新工艺;2002年01期

3 张伟;姚建华;;40Cr钢表面激光合金化及其在螺杆强化中的应用[J];金属热处理;2007年11期

4 李艳丽;黄旭仁;范兴;;工艺参数对激光合金化层裂纹的影响[J];新技术新工艺;2010年10期

5 游明琳;李安书;刘宇刚;;基于灰关联综合评价模型的激光合金化层的质量评价[J];起重运输机械;2011年01期

6 李淑玉;田新国;李成彪;;阀芯端帽工作面激光合金化工艺优化[J];应用激光;2012年06期

7 В.М.Федин;吴炎;;强化机车车辆及工艺装备零件用的激光合金化的应用前景[J];国外机车车辆工艺;1986年03期

8 郑克全;张思玉;;20钢表面的激光合金化研究[J];应用激光;1987年06期

9 郑克全 ,张思玉;纯铁表面的激光合金化处理及其强化机理[J];兰州大学学报;1988年03期

10 Л.С.Ляхович ,С.А.Исаков ,В.М.Картощкин ,В.П.Пахадня ,李炳生;激光合金化[J];兵器材料科学与工程;1988年01期