Ti6Al4V合金激光熔覆自潤(rùn)滑耐磨復(fù)合涂層研究.pdf

1、鈦合金具有熔點(diǎn)高、密度低、比強(qiáng)度高、耐蝕性優(yōu)異、生物相容性好等突出優(yōu)點(diǎn),在航空航天、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。但受硬度低、耐磨性差等缺點(diǎn)的制約,一般不能用作重要的摩擦運(yùn)動(dòng)副零部件。此外,很多在高溫條件下承受強(qiáng)烈摩擦磨損作用的相對(duì)運(yùn)動(dòng)副零部件不僅要求具有優(yōu)異的耐磨性與抗氧化性,而且由于高溫條件下無法實(shí)現(xiàn)外加潤(rùn)滑而必須具有優(yōu)異的自潤(rùn)滑性能。由于磨損基本發(fā)生在材料或零部件的表面,采用先進(jìn)的表面工程手段在其表面制備硬度高、耐磨性以及摩擦相容

2、性好的涂層無疑具有較高的經(jīng)濟(jì)性和可行性。
　　本文分別以NiCr/Cr3C2、NiCr/Cr3C2-WS2和NiCr/Cr3C2-CaF2復(fù)合合金粉末為原料,采用激光熔覆技術(shù),在Ti6Al4V合金表面制備耐磨/自潤(rùn)滑耐磨復(fù)合涂層。采用XRD、SEM和EDS等現(xiàn)代材料分析手段深入研究了各涂層的顯微組織及物相組成,利用顯微硬度計(jì)測(cè)試了復(fù)合涂層的顯微硬度,利用高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)試了涂層在室溫、300℃、600℃下的干滑動(dòng)磨損性能并深入

3、分析了其磨損機(jī)理及對(duì)偶件效應(yīng)。結(jié)果表明:激光熔覆γ-NiCrAlTi/TiC耐磨復(fù)合涂層的顯微組織由增強(qiáng)相TiC和增韌相γ-NiCrAlTi固溶體構(gòu)成,其平均顯微硬度約為1100HV0.2。激光熔覆γ-NiCrAlTi/TiC+TiWC2/CrS+Ti2CS自潤(rùn)滑耐磨復(fù)合涂層的顯微組織由增強(qiáng)相 TiC和TiWC2、增韌相γ-NiCrAlTi固溶體、金屬硫化物自潤(rùn)滑相CrS和Ti2CS組成,其平均顯微硬度1005HV0.2。激光熔覆γ-N

4、iCrAlTi/TiC/CaF2復(fù)合涂層的顯微組織以TiC為增強(qiáng)相、γ-NiCrAlTi固溶體為增韌相、CaF2為自潤(rùn)滑相,其平均顯微硬度1150HV0.2。干滑動(dòng)摩擦磨損測(cè)試表明:在室溫時(shí),由于高硬度增強(qiáng)相 TiC和增韌相γ-NiCrAlTi固溶體的綜合效應(yīng),激光熔覆γ-NiCrAlTi/TiC耐磨復(fù)合涂層的摩擦系數(shù)和磨損率比Ti6Al4V合金基體顯著降低,激光熔覆γ-NiCrAlTi/TiC復(fù)合涂層具有較好的耐磨減摩性能。從300℃

5、到600℃,Ti6Al4V合金表面發(fā)生嚴(yán)重氧化,生成TiO2,具有耐磨減摩性能。從室溫到600℃,由于增強(qiáng)相TiC、TiWC2和自潤(rùn)滑相CrS、Ti2CS的綜合效應(yīng),激光熔覆γ-NiCrAlTi/TiC+TiWC2/CrS+Ti2CS復(fù)合涂層的摩擦系數(shù)和磨損率均比Ti6Al4V合金降低,具有良好的自潤(rùn)滑耐磨性能。從室溫到600℃,由于高硬度增強(qiáng)相 TiC、增韌相γ-NiCrAlTi固溶體和自潤(rùn)滑相CaF2的綜合效應(yīng),激光熔覆γ-NiCr