TC4表面Ti 2 SC-Ti 2 Ni复合结构相的自润滑激光熔覆层组织与性能
发布时间：2021-11-28 07:50
为了提升TC4表面摩擦学性能,利用通快4002同轴送粉光纤激光器,在TC4表面制备了TC4+Ni60+Ni-MoS2多元复合自润滑耐磨涂层,并分析研究了涂层组织和摩擦学性能。结果表明,熔覆层中无裂纹产生,但存在少量气孔缺陷,涂层生成相主要包括TiC、Ti2Ni、Ti2SC以及α-Ti;各生成相在涂层中的分布均匀致密,其中Ti2SC与Ti2Ni形成了Ti2SC-Ti2Ni镶嵌结构复合相,（001） Ti2Ni晶面与■晶面间的错配度为3.18%,两相形成了共格界面关系;涂层的显微硬度较基材得到显著提高,Ti2SC-Ti2Ni镶嵌结构复合相有效改善了涂层的减摩、耐磨性能,涂层磨损机制为磨粒磨损。
【文章来源】：光学学报. 2020,40(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
SEM磨损表面形貌。
表1 TC4和Ni60粉末化学成分(质量分数,%)Table 1 Chemical compositions of TC4 and Ni60 powders (mass fraction,%) Material H B C N O Al Cr V Fe Ni Si Ti TC4 ≤0.015 - ≤0.08 ≤0.05 ≤0.02 5.50--6.75 - 3.5--4.5 ≤0.3 - - Bal. Ni60 - 2.5--4.5 1.0--2.0 - - - 14--18 - ≤17.0 Bal. 3.5--4.5 -在激光熔覆实验前, 对待加工TC4合金试块的表面进行喷砂处理,以去除试块表面氧化层及污垢,将喷砂处理后的待加工试块置于无水乙醇中并超声清洗15 min,然后置于真空干燥箱中待用;将按比例混合好的熔覆粉末机械混合12 h,真空烘干8 h,置于真空干燥箱中待用。激光熔覆选用通快TruDisk4002同轴送粉光纤激光器,激光加工工艺参数如表2所示。
图2为熔覆层横截面的宏观形貌,可以看出,涂层中无裂纹缺陷,但存在少量气孔。涂层中产生少量气孔的可能原因如下:1)激光熔覆过程反应生成的少量气体由于熔池凝固速度过快而未能完全逸出;2)在高能激光作用下,部分熔覆粉末气化后残存的气体未逸出;3)在激光熔覆过程中,熔池存在强烈的对流搅拌作用,导致部分送粉气和保护气被卷入并留存在熔池中[20]。3.2 涂层物相组成
【参考文献】：
期刊论文
[1]成分梯度对激光沉积制造TC4/TC11连接界面组织和性能的影响[J]. 何波,邢盟,杨光,邢飞,刘祥宇. 金属学报. 2019(10)
[2]稀土对Ti基激光熔覆层组织与摩擦磨损性能的影响[J]. 张天刚,庄怀风,肖海强,柏明磊,安通达. 中国激光. 2019(09)
[3]激光熔覆自润滑复合涂层研究进展及发展趋势[J]. 王志文,庄宿国,刘海青,刘和剑,职山杰,李东亚,刘秀波. 表面技术. 2018(05)
[4]Ti811表面原位生成纳米Ti3Al激光熔覆层的组织和性能[J]. 张天刚,孙荣禄. 中国激光. 2018(01)
[5]激光熔覆铁基Cr3C2/MoS2覆层的组织和摩擦磨损性能[J]. 李爱农,魏成靓,刘娇姣,周文乐,王华君,况诗婷. 中国表面工程. 2015(05)
[6]自蔓延高温合成Ti2SC材料[J]. 梁宝岩,汪乐,王志炜,李俊鹏,郭猛,李孟洋. 粉末冶金材料科学与工程. 2013(05)
[7]Influence of processing parameters on microstructure and wear resistance of Ti+TiC laser clad layer on titanium alloy[J]. 武万良,孙俭峰,董胜敏,刘荣祥. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2006(S3)
博士论文
[1]钛合金表面激光熔覆陶瓷Ti-Al-Si复合涂层的组织结构与耐磨性[D]. 张红霞.山东大学 2016
硕士论文
[1]半导体激光熔覆Ni基耐磨减磨复合涂层的研究[D]. 李利叶.天津工业大学 2016
[2]三元层状碳化物Ti2SC的合成及性能研究[D]. 万方芳.武汉理工大学 2010
本文编号：3524014
【文章来源】：光学学报. 2020,40(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
SEM磨损表面形貌。
表1 TC4和Ni60粉末化学成分(质量分数,%)Table 1 Chemical compositions of TC4 and Ni60 powders (mass fraction,%) Material H B C N O Al Cr V Fe Ni Si Ti TC4 ≤0.015 - ≤0.08 ≤0.05 ≤0.02 5.50--6.75 - 3.5--4.5 ≤0.3 - - Bal. Ni60 - 2.5--4.5 1.0--2.0 - - - 14--18 - ≤17.0 Bal. 3.5--4.5 -在激光熔覆实验前, 对待加工TC4合金试块的表面进行喷砂处理,以去除试块表面氧化层及污垢,将喷砂处理后的待加工试块置于无水乙醇中并超声清洗15 min,然后置于真空干燥箱中待用;将按比例混合好的熔覆粉末机械混合12 h,真空烘干8 h,置于真空干燥箱中待用。激光熔覆选用通快TruDisk4002同轴送粉光纤激光器,激光加工工艺参数如表2所示。
图2为熔覆层横截面的宏观形貌,可以看出,涂层中无裂纹缺陷,但存在少量气孔。涂层中产生少量气孔的可能原因如下:1)激光熔覆过程反应生成的少量气体由于熔池凝固速度过快而未能完全逸出;2)在高能激光作用下,部分熔覆粉末气化后残存的气体未逸出;3)在激光熔覆过程中,熔池存在强烈的对流搅拌作用,导致部分送粉气和保护气被卷入并留存在熔池中[20]。3.2 涂层物相组成
【参考文献】：
期刊论文
[1]成分梯度对激光沉积制造TC4/TC11连接界面组织和性能的影响[J]. 何波,邢盟,杨光,邢飞,刘祥宇. 金属学报. 2019(10)
[2]稀土对Ti基激光熔覆层组织与摩擦磨损性能的影响[J]. 张天刚,庄怀风,肖海强,柏明磊,安通达. 中国激光. 2019(09)
[3]激光熔覆自润滑复合涂层研究进展及发展趋势[J]. 王志文,庄宿国,刘海青,刘和剑,职山杰,李东亚,刘秀波. 表面技术. 2018(05)
[4]Ti811表面原位生成纳米Ti3Al激光熔覆层的组织和性能[J]. 张天刚,孙荣禄. 中国激光. 2018(01)
[5]激光熔覆铁基Cr3C2/MoS2覆层的组织和摩擦磨损性能[J]. 李爱农,魏成靓,刘娇姣,周文乐,王华君,况诗婷. 中国表面工程. 2015(05)
[6]自蔓延高温合成Ti2SC材料[J]. 梁宝岩,汪乐,王志炜,李俊鹏,郭猛,李孟洋. 粉末冶金材料科学与工程. 2013(05)
[7]Influence of processing parameters on microstructure and wear resistance of Ti+TiC laser clad layer on titanium alloy[J]. 武万良,孙俭峰,董胜敏,刘荣祥. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2006(S3)
博士论文
[1]钛合金表面激光熔覆陶瓷Ti-Al-Si复合涂层的组织结构与耐磨性[D]. 张红霞.山东大学 2016
硕士论文
[1]半导体激光熔覆Ni基耐磨减磨复合涂层的研究[D]. 李利叶.天津工业大学 2016
[2]三元层状碳化物Ti2SC的合成及性能研究[D]. 万方芳.武汉理工大学 2010
本文编号：3524014
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