TC4钛合金表面等离子熔覆Ni基复合涂层组织研究
发布时间：2021-04-01 08:58
TC4钛合金重量轻,比强度高,耐蚀性能好,在现代航空航天工业中获得广泛应用。但其耐磨性较低,国内外针对钛合金激光熔覆做了大量研究,获得一定表面强化效应。本文采用等离子束熔覆技术在TC4钛合金表面制备Ni60涂层、Ni60/陶瓷相复合涂层;陶瓷相为石墨粉、Ti粉按比例混合后原位生成TiC。以熔池深度、表面质量、表面硬度三个指标设计4因素3水平正交实验,得到最佳工艺参数为:主弧电流40A,气体流量2L/min,喷距4mm,扫描速度450mm/min。以该工艺参数,预涂覆Ni60合金粉末,分别进行单道熔覆及多道搭接熔覆处理,对单道熔覆层进行纵截面硬度梯度测试、组织观察、EDS成分分析、XRD物相分析和界面结合性能测试;多道搭接熔覆进行耐磨与耐蚀试验、搭接部位组织与硬度分析。结果表明:1.单道熔覆表层组织为钛基体及固溶于其中TiN、TiC、TiB等硬质陶瓷相组成胞状树枝晶,白色网状NiTi/Ti共晶组织,富含固溶合金元素暗黑色钛基体,固溶在白色网状组织、暗黑色基体、及树枝晶枝尖中的Cr（Fe）7C3相;在熔覆层次层组织为固溶有合金元素细小α’针状马氏...
【文章来源】：贵州大学贵州省 211工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
等离子束工作原理图
下高温回火试验。每次实验前抽三次真空，氩气作为置换过程中不会发生氧化等现象。以 20℃·min-1升温速度升随炉冷到室温。能测试截面硬度梯度测试：用 HVS-1000 显微维式硬度计对涂层层到钛合金基体进行硬度梯度测试。加载力为 1.96N，加点间距为 0.1mm。性能测试：在型号为 MMS-2A 摩擦磨损试验机在室温下力为 80N，磨损时间为 20min，对磨材料为淬火态 45 钢火花线切割机将不同涂层多道搭接熔覆样品和钛合金原始m×7 mm，作为磨损试样。在磨损前后分别将试样用酒精洗，并在精度为 0.1mg 电子天平上进行称量，计算磨损试做三组平行实验，以减小实验偶然误差。在扫描电镜下观并用其附带 EDS 能谱仪对磨损基体和硬质颗粒进行成分结合强度测试：常温拉伸实验在 MTS 万能试验机上进金试样上进行单道扫描，并用电火花线切割机加工成厚度熔覆区位于拉伸试样中间位置。拉伸试样尺寸如图 2-1 所切下镀镍后制成金相样，进行金相观察。
图 3-2 焊道形貌(a)45A2L 3mm 低速(b)45A2.4L 4mm 中速(c)45A2.8L 5mm 高速Fig.3-2 The surface morphology of weld bead (a) 45A 2L 3mm low speed (b) 45A 2.4L 4mmmedium speed (c) 45A 2.8L 5mm high speed图 3-3 焊道形貌(a)50A2L 5mm 中速(b)50A2.4L 3mm 高速(c)50A2.8L 4mm 低速Fig.3-3 The surface morphology of weld bead (a) 50A 2L 5mm medium speed (b) 50A 2.4L3mm high speed (c) 50A 2.8L 4mm low speed表 3-3 焊道宽度表Table 3-3 Weld bead width tableSamples 1 2 3 4 5 6 7 8 9(a)(b) (c)
【参考文献】：
期刊论文
[1]GDL-1钢等离子表面合金化组织与耐磨性[J]. 程晨,雷旻,代利,万明攀,曾玉金. 材料热处理学报. 2018(01)
[2]TC4钛合金中厚板激光焊接接头显微组织与力学性能[J]. 陈永城,张宇鹏,罗子艺,韩善果,哈斯金·弗拉基斯拉夫. 应用激光. 2017(05)
[3]TC4钛合金表面激光合金化Ti-Al-Nb涂层的研究[J]. 戈晓岚,仲奕颖,许晓静,陶俊,刘庆辉,吴桂兰,何星华. 稀有金属材料与工程. 2017(08)
[4]TC4钛合金表面激光合金化制备Ti-Si涂层[J]. 吴桂兰,许晓静,戈晓岚,陶俊,刘庆辉,仲奕颖,何星华. 稀有金属材料与工程. 2017(07)
[5]TC4钛合金碳氮复合渗层的组织结构与性能[J]. 刘静,颜志斌,祝园园,杨峰,马亚芹. 材料热处理学报. 2017(06)
[6]电磁搅拌对激光熔凝TA15钛合金熔池凝固研究[J]. 杨光,赵恩迪,钦兰云,任宇航,王维. 稀有金属材料与工程. 2017(04)
[7]TC4钛合金表面激光熔覆含La2O3的F101镍基涂层[J]. 何星华,许晓静,戈晓岚,陶俊,仲奕颖,刘庆辉,吴桂兰. 稀有金属材料与工程. 2017(04)
[8]旋转磁场对激光熔凝钛合金熔池的影响[J]. 杨光,薛雄,钦兰云,王维. 稀有金属材料与工程. 2016(07)
[9]等离子合金化AlCoCrCuFexMnNi高熵合金涂层的组织与性能[J]. 卢金斌,彭竹琴,李俊魁,马明星,齐振东,贺亚勋,龚正. 粉末冶金材料科学与工程. 2016(03)
[10]TC4钛合金表面激光合金化Ti-Si-C涂层的研究[J]. 刘庆辉,许晓静,戈晓岚,何星华,陶俊,仲奕颖. 稀有金属. 2016(06)
博士论文
[1]钛合金表面激光硼碳氮合金化层的组织结构与耐磨性能研究[D]. 田永生.山东大学 2006
硕士论文
[1]Ti80表面微弧氧化膜层制备及耐腐蚀与抗高温氧化性能[D]. 陈秀萍.哈尔滨工业大学 2013
[2]TC4钛合金的激光熔凝处理及其在扩散焊接中的应用研究[D]. 原晓明.南京航空航天大学 2013
[3]激光熔覆原位自生碳化物陶瓷增强铁基表面复合材料的研究[D]. 陈莹莹.上海工程技术大学 2011
[4]激光熔覆原位自生TiC增强复合涂层的研究[D]. 蔡钕.东北大学 2009
[5]TC4钛合金高能束流焊接焊缝组织研究[D]. 侯江涛.华中科技大学 2009
[6]激光熔覆生物陶瓷复合涂层组织及性能研究[D]. 李秀坤.兰州理工大学 2008
[7]激光熔覆镍基合金陶瓷涂层的研究[D]. 李赫亮.辽宁工程技术大学 2005
本文编号：3113059
【文章来源】：贵州大学贵州省 211工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
等离子束工作原理图
下高温回火试验。每次实验前抽三次真空，氩气作为置换过程中不会发生氧化等现象。以 20℃·min-1升温速度升随炉冷到室温。能测试截面硬度梯度测试：用 HVS-1000 显微维式硬度计对涂层层到钛合金基体进行硬度梯度测试。加载力为 1.96N，加点间距为 0.1mm。性能测试：在型号为 MMS-2A 摩擦磨损试验机在室温下力为 80N，磨损时间为 20min，对磨材料为淬火态 45 钢火花线切割机将不同涂层多道搭接熔覆样品和钛合金原始m×7 mm，作为磨损试样。在磨损前后分别将试样用酒精洗，并在精度为 0.1mg 电子天平上进行称量，计算磨损试做三组平行实验，以减小实验偶然误差。在扫描电镜下观并用其附带 EDS 能谱仪对磨损基体和硬质颗粒进行成分结合强度测试：常温拉伸实验在 MTS 万能试验机上进金试样上进行单道扫描，并用电火花线切割机加工成厚度熔覆区位于拉伸试样中间位置。拉伸试样尺寸如图 2-1 所切下镀镍后制成金相样，进行金相观察。
图 3-2 焊道形貌(a)45A2L 3mm 低速(b)45A2.4L 4mm 中速(c)45A2.8L 5mm 高速Fig.3-2 The surface morphology of weld bead (a) 45A 2L 3mm low speed (b) 45A 2.4L 4mmmedium speed (c) 45A 2.8L 5mm high speed图 3-3 焊道形貌(a)50A2L 5mm 中速(b)50A2.4L 3mm 高速(c)50A2.8L 4mm 低速Fig.3-3 The surface morphology of weld bead (a) 50A 2L 5mm medium speed (b) 50A 2.4L3mm high speed (c) 50A 2.8L 4mm low speed表 3-3 焊道宽度表Table 3-3 Weld bead width tableSamples 1 2 3 4 5 6 7 8 9(a)(b) (c)
【参考文献】：
期刊论文
[1]GDL-1钢等离子表面合金化组织与耐磨性[J]. 程晨,雷旻,代利,万明攀,曾玉金. 材料热处理学报. 2018(01)
[2]TC4钛合金中厚板激光焊接接头显微组织与力学性能[J]. 陈永城,张宇鹏,罗子艺,韩善果,哈斯金·弗拉基斯拉夫. 应用激光. 2017(05)
[3]TC4钛合金表面激光合金化Ti-Al-Nb涂层的研究[J]. 戈晓岚,仲奕颖,许晓静,陶俊,刘庆辉,吴桂兰,何星华. 稀有金属材料与工程. 2017(08)
[4]TC4钛合金表面激光合金化制备Ti-Si涂层[J]. 吴桂兰,许晓静,戈晓岚,陶俊,刘庆辉,仲奕颖,何星华. 稀有金属材料与工程. 2017(07)
[5]TC4钛合金碳氮复合渗层的组织结构与性能[J]. 刘静,颜志斌,祝园园,杨峰,马亚芹. 材料热处理学报. 2017(06)
[6]电磁搅拌对激光熔凝TA15钛合金熔池凝固研究[J]. 杨光,赵恩迪,钦兰云,任宇航,王维. 稀有金属材料与工程. 2017(04)
[7]TC4钛合金表面激光熔覆含La2O3的F101镍基涂层[J]. 何星华,许晓静,戈晓岚,陶俊,仲奕颖,刘庆辉,吴桂兰. 稀有金属材料与工程. 2017(04)
[8]旋转磁场对激光熔凝钛合金熔池的影响[J]. 杨光,薛雄,钦兰云,王维. 稀有金属材料与工程. 2016(07)
[9]等离子合金化AlCoCrCuFexMnNi高熵合金涂层的组织与性能[J]. 卢金斌,彭竹琴,李俊魁,马明星,齐振东,贺亚勋,龚正. 粉末冶金材料科学与工程. 2016(03)
[10]TC4钛合金表面激光合金化Ti-Si-C涂层的研究[J]. 刘庆辉,许晓静,戈晓岚,何星华,陶俊,仲奕颖. 稀有金属. 2016(06)
博士论文
[1]钛合金表面激光硼碳氮合金化层的组织结构与耐磨性能研究[D]. 田永生.山东大学 2006
硕士论文
[1]Ti80表面微弧氧化膜层制备及耐腐蚀与抗高温氧化性能[D]. 陈秀萍.哈尔滨工业大学 2013
[2]TC4钛合金的激光熔凝处理及其在扩散焊接中的应用研究[D]. 原晓明.南京航空航天大学 2013
[3]激光熔覆原位自生碳化物陶瓷增强铁基表面复合材料的研究[D]. 陈莹莹.上海工程技术大学 2011
[4]激光熔覆原位自生TiC增强复合涂层的研究[D]. 蔡钕.东北大学 2009
[5]TC4钛合金高能束流焊接焊缝组织研究[D]. 侯江涛.华中科技大学 2009
[6]激光熔覆生物陶瓷复合涂层组织及性能研究[D]. 李秀坤.兰州理工大学 2008
[7]激光熔覆镍基合金陶瓷涂层的研究[D]. 李赫亮.辽宁工程技术大学 2005
本文编号：3113059
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