TC4钛合金表面激光熔覆复合涂层及耐磨性能研究

发布时间：2017-09-03 08:10

  本文关键词：TC4钛合金表面激光熔覆复合涂层及耐磨性能研究

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【摘要】：本文主要针对TC4钛合金硬度低,耐磨性差的缺点以及课题组前期研究中激光熔覆层表面形貌存在的“月牙形”缺陷这两个问题,开展激光熔覆工艺优化及熔覆层耐磨性能研究。在TC4钛合金表面进行了Ti C/Ti B2和Ti C/Ti B2/Ni两种混合粉末的激光原位熔覆实验,分别采用SEM、EDS、XRD、维氏显微硬度计和摩擦磨损试验机,对熔覆层的表面形貌、显微组织、成分分布、物相、显微硬度和摩擦磨损性能进行了测试分析,主要完成的工作和取得的结论如下:(1)原位制备出了组织致密细小、无气孔、无裂纹,与基体呈良好的冶金结合的熔覆层。适当添加Ni元素有利于熔覆层表面“月牙形”形貌的改善;适当增大扫描速度有利于激光熔覆层表面平整度的提高。(2)采用Ti C/Ti B2混合粉末时,熔覆层中存在Ti、Ti C、Ti B、Ti B2物相;采用Ti C/Ti B2/Ni混合粉末时熔覆层中存在Ti、Ti C、Ti B、Ti B2、Ti Ni、Ti2Ni物相。熔覆层微观组织主要由颗粒状组织、树枝晶组织、针状组织、棒状组织和块状组织组成。熔覆层表层颗粒状组织和块状组织较多,从表层到结合区,颗粒状组织数量减少,树枝晶组织与针状组织数量均增多。随着激光功率密度的增大,熔覆层的显微组织有逐渐细化和致密的趋势。(3)显微硬度值从表层到基体呈下降趋势,熔覆层最高显微硬度值可达1257.35HV0.2,比基材的显微硬度值高2.5倍。(4)Ti-C-B与Ti-C-B-Ni复合涂层的平均摩擦系数分别为0.46、0.35,较TC4钛合金基材0.59的平均摩擦系数分别降低了0.13和0.24;磨损量分别为基材的5.1%、3.5%;TC4钛合金基材的磨损形式以粘着磨损为主,Ti-C-B与Ti-C-B-Ni复合涂层的磨损形式以磨粒磨损为主;Ti-C-B与Ti-C-B-Ni复合涂层的耐磨性较TC4钛合金基材有明显改善,并且Ti-C-B-Ni的耐磨性比能Ti-C-B更好。
【关键词】：TC4钛合金 激光原位熔覆 表面形貌 显微组织 耐磨性能
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题的背景和意义9-10
• 1.2 激光熔覆层的宏观和微观质量10-11
• 1.3 激光原位熔覆制备涂层技术11-12
• 1.4 TC4钛合金激光原位熔覆制备TiC/TiB耐磨涂层研究12-14
• 1.5 纯Ni或Ni基化合物对激光熔覆原位制备陶瓷相的影响14-15
• 1.6 本课题的研究内容15-17
• 第2章 实验材料与方法17-24
• 2.1 实验材料17-18
• 2.2 试样的制备18
• 2.3 激光熔覆实验18-20
• 2.4 激光熔覆层显微组织及物相分析20-21
• 2.5 激光熔覆层维氏显微硬度检测21
• 2.6 激光熔覆层摩擦磨损实验测试21-22
• 2.7 技术路线22-24
• 第3章 TC4钛合金表面激光熔覆原位制备硬质陶瓷复合涂层24-44
• 3.1 涂层的材料设计24-26
• 3.2 激光熔覆层宏观形貌26-28
• 3.2.1 Ni对单道激光熔覆层表面形貌的影响26-27
• 3.2.2 激光扫描速度对多道搭接激光熔覆层表面形貌的影响27-28
• 3.3 激光熔覆层显微组织特征28-36
• 3.3.1 TiC+TiB_2熔覆层显微组织29-31
• 3.3.2 TiC+TiB_2+Ni熔覆层显微组织31-36
• 3.4 激光熔覆层物相分析36-40
• 3.5 激光熔覆层显微硬度分析40-43
• 3.6 本章小结43-44
• 第4章 激光熔覆Ti-C-B/Ti-C-B-Ni复合涂层摩擦磨损性能44-55
• 4.1 熔覆层摩擦系数44-47
• 4.2 熔覆层摩擦磨损性能47
• 4.3 熔覆层摩擦磨损形貌47-48
• 4.4 覆层磨损机制分析48-52
• 4.4.1 基材TC4钛合金的磨损机制51
• 4.4.2 Ti-C-B/Ti-C-B-Ni复合涂层的磨损机制51-52
• 4.5 本章小结52-55
• 第5章 结论55-59
• 5.1 主要研究结论55-56
• 5.2 研究工作展望56-59
• 参考文献59-65
• 作者攻读学位期间的科研成果65-66
• 致谢66

【二级参考文献】

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本文编号：783821