TC4鈦合金表面激光熔覆NiCrBSi及NiCrBSi-TiN涂層的研究.pdf

1、為了在TC4鈦合金表面獲得良好的耐磨涂層,本文進(jìn)行了NiCrBSi、NiCrBSi/TiN等材料體系的熱噴涂預(yù)置及激光重熔試驗(yàn).優(yōu)選出了適宜的涂層材料(NiCrBSi,NiCrBSi+20vol％TiN)和最佳工藝參數(shù).利用XRD、SEM、EPMA、TEM等手段對涂層的微觀組織進(jìn)行了分析,研究了稀釋區(qū)和擴(kuò)散層的形成機(jī)制,并測試了熔覆層在不同載荷條件及大氣與真空下的摩擦磨損性能.試驗(yàn)表明,NiCrBSi、NiCrBSi+20vol％TiN

2、及NiCrBSi+30vol％TiC噴涂層組織中存在許多孔洞、夾雜等缺陷.經(jīng)激光重熔后,消除了噴涂層的缺陷,組織致密,與基體形成了良好的冶金結(jié)合,涂層質(zhì)量顯著提高.微觀組織分析表明,重熔層的組織分為三個區(qū):熔覆區(qū)、稀釋區(qū)和熱影響區(qū),在熱影響區(qū)內(nèi)與稀釋區(qū)接壤的地方存在擴(kuò)散層.稀釋區(qū)是近Ti-25at.％Ni共晶成分的偽共晶體,粘性熔體流動速度邊界層和熱邊界層現(xiàn)象是稀釋區(qū)形成的主要因素,增強(qiáng)顆粒TiN及TiC對稀釋區(qū)成分和組織的影響不大.鈦

3、合金表面激光重熔NiCrBSi+30vol％TiC,NiCrBSi+20vol％TiN噴涂層是含有金屬間化合物的陶瓷復(fù)合涂層,重熔層的相組成分別包括(Cr-Ni-Fe)、TiC、Ni<,4>B<,3>、Ti<,2>Ni、Cr<,2>B、M<,23>C<,6>和(Cr-Ni-Fe)、TiN、NiB、Cr<,2>Ti、Ti<,2>Ni.激光重熔過程中TiC、TiN發(fā)生分解,其分解產(chǎn)物[Ti]、[C]、[N]表現(xiàn)出極強(qiáng)的活性,參與熔池冶金反應(yīng)

4、,形成Ti<,2>Ni、Cr<,2>Ti等金屬間化合物.在NiCrBSi+20vol％TiN重熔層的熔覆區(qū)與稀釋區(qū)界面區(qū)域的相組成為TiN<,0.3>、TiN、Ti<,2>Ni及Cr<,2>Ti.TiN、TiC顆粒的加入,明顯改善稀釋區(qū)與熔覆區(qū)的界面性質(zhì).激光重熔中均勻成核的TiN顆粒細(xì)小(~2μm)、幾何形貌規(guī)則.非均成核的TiN顆粒形貌不十分規(guī)則,并有明顯的聚集現(xiàn)象(~10μm).NiCrBSi和NiCrBSi+20vol％TiN激

5、光重熔層與YG8硬質(zhì)合金對磨時,摩擦系數(shù)隨載荷而變化.10N載荷條件下,兩種重熔層在大氣環(huán)境下的摩擦系數(shù)都在0.2~00.3之間.當(dāng)載荷大于30N時,TiN的加入明顯地降低NiCrBSi激光重熔層的摩擦系數(shù)和摩擦系數(shù)曲線波動的幅度.NiCrBSi和NiCrBSi+20vol％TiN激光重熔層在不同環(huán)境下磨損失重都顯著低于TC4合金,呈現(xiàn)出重熔層良好的磨損抗力.NiCrBSi激光重熔層磨損機(jī)制為典型的輕載荷氧化磨損和高載荷粘著磨損,以及由