TiAl合金激光熔覆耐磨自潤滑復合材料涂層組織與性能研究.pdf

1、γ-TiAl合金具有密度低、比強度和比剛度高、高溫蠕變及高溫疲勞性能好等突出優(yōu)點，被看作是未來航空航天等領(lǐng)域中最有前途的新型輕質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)候選材料之一。隨著TiAl合金室溫脆性及高溫抗氧化性能的逐步改善，耐磨性能不足成為其投入實際應用、特別是作為摩擦運動副零部件應用的主要障礙；此外上述摩擦運動副零部件由于在高溫環(huán)境下工作時無法實現(xiàn)外加潤滑，要求其必須具有良好的高溫自潤滑性能。采用先進的表面工程手段在TiAl合會表面制備具有優(yōu)良耐磨自潤滑性

2、能的復合材料涂層，是解決上述問題的有效方法之一。本文采用激光熔覆技術(shù)在Ti-44.5Al-0.9Cr-1.1 V-2.2Nb合金表面上，分別以NiCr-Cr3C2和NiCr-Cr3C2+40％(wt％)CaF2混合粉末為原料，制備出了以γ-NiCrAlZi鎳基固溶體為基體，分別以Cr7C3、TiC等硬質(zhì)耐磨相為增強相，厚度達0.4～0.6mm、組織致密均勻、與TiAl基體間為完全冶金結(jié)合的復合材料涂層，但由于熱分解以及燒蝕等原因，涂層中

3、CaF2自潤滑相非常少，自潤滑效果不明顯；為了使自潤滑相CaF2與基體合金以及其它預涂合會具有良好的潤濕性，防止自潤滑相CaF2在高能量激光輻照下發(fā)生熱分解和蒸發(fā)，對自潤滑相CaF2進行Ni-P化學鍍粉末包覆(以下全文統(tǒng)一簡稱為包覆)，然后以NiCr-Cr3C2+40％(wt％)CaF2(包覆)混合合金粉末為原料，對TiAl合金基材進行激光熔覆處理，結(jié)果表明，所獲激光熔覆耐磨自潤滑復合材料涂層，其顯微組織由初生塊狀Cr7C3以及γ/Cr

4、7C3共晶、大量樹枝狀TiC和一定量球狀CaF2組成，該涂層中各相分布均勻，涂層硬度大幅度提高，平均顯微硬度約是原始基材平均顯微硬度的2.5倍。上述三種激光熔覆耐磨復合材料涂層相對于原始基材均具有較好的室溫滑動磨損耐磨性，但預涂NiCr-Cr3C2+40％(wt％)CaF2(包覆)合金粉末激光熔覆涂層在干滑動磨損條件下磨損失重是最少的，耐磨性大幅度提高，其平均摩擦系數(shù)顯著降低。通過化學鍍包覆的方法，使得CaF2的自潤滑性能得到有效發(fā)揮，