光纤激光氮化处理对TC4合金组织和性能的影响

发布时间：2021-07-30 07:54

　　采用高功率光纤激光器在氮气气氛中对TC4钛合金表面进行氮化,制备出渗氮层,并研究了光纤激光功率对TC4钛合金氮化层表面形貌、组织结构以及显微硬度的影响.结果表明:氮化层表面呈现粗糙和光滑两种形貌,氮化层组织为枝晶状组织,热影响区组织为针状组织,当扫描速度为10mm/s、氮气流量10L/min、喷嘴距离为3mm、离焦量为0mm时,渗氮层的熔深、熔宽均随着激光功率增大而呈现出增大趋势.此外,在距离氮化层表面相同深度的显微硬度随着激光功率增大也呈现出增大趋势. 

【文章来源】：兰州理工大学学报. 2020,46(04)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

实验装置

渗氮层由不同形貌的树枝晶组成，在靠近熔池表面处温度梯度较大，形核率高，晶粒尺寸相对细小，枝晶结构细密．随着熔池深度的增加，溶入熔池中的氮呈梯度分布，氮浓度从表面开始随着熔深增加而降低，不同氮浓度的枝晶表现出不同的形貌．在渗氮层内部，由于熔体流动剧烈，温度梯度的分布导致枝晶形成生长过程中呈多向性，枝晶表现出混乱分布的状态．随着激光功率的增大，枝晶的方向性更加明显，大多数枝晶垂直于熔池表面向基体方向生长．由图3（功率1.4kW、扫描速度10mm/s、气流量10L/min）所知，渗氮层表面层的大部分氮化钛枝晶主轴方向垂直于表面生长，也存在一些发达且无定向生长的枝晶，这是由于氮在局部区域发生偏聚，影响了枝晶的生长方向．如图5所示对渗氮层中1、2、3位置进行点扫描的EDS能谱检测，1和2取在渗氮层中不同深度的枝晶上，3取在枝晶晶粒之间．结果表明，树枝晶主要是TiN相，TiN相是由融入熔池中的氮气和钛基体发生冶金化学反应生成的TiN枝晶，之后迅速冷却凝固得到．因为图5中的3位置选于晶粒之间，没有氮化钛存在，因此EDS结果中没有检测到氮．测试结果见表1.图3 渗氮层显微组织分布

渗氮层显微组织分布

【参考文献】：
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本文编号：3311022