钛合金表面激光熔覆原位钛基复合材料涂层

通过激光熔覆不同比例TA15与Cr3C2的混和粉末,在TA15钛合金表面制备出原位钛基复合材料涂层,分析了涂层的组织、相组成、硬度及界面结合情况。研究表明,激光熔覆过程中,Cr3C2颗粒溶解并与Ti发生反应,在涂层中形成弥散分布的TiC;随原始粉末中Cr3C2添加量的增加,涂层中TiC含量及涂层硬度增加,TiC有等轴颗粒状及枝晶两种形貌;涂层组织致密,与基体呈完全冶金结合,涂层内TiC与钛合金基体界面结合良好,经弯曲及热震试验后,涂层未出现剥落现象,表明涂层与基体具有很好的相容性。     

TA15钛合金表面激光熔化沉积Ti-Cr二元合金涂层

通过激光熔化沉积不同比例Ti与Cr的混合粉末,在TA15钛合金表面制备出Ti-Cr二元合金涂层,分析了涂层的组织、相组成、硬度及界面结合情况。结果表明,Ti与Cr在激光熔池中实现了原位合金化,沉积层内部组织致密,与基体冶金结合;随着Cr含量的增加,沉积涂层中析出TiCr2相,硬度增加;涂层在300℃下具有良好的组织及性能稳定性,经550℃保温2 h退火处理后,涂层中亚稳β-Ti发生不完全共析转变,涂层硬度增加;涂层具有良好的强韧性配合,与钛合金基体适配度高,可用于钛合金表面耐磨及抗擦伤涂层的制备。     

TiC-Mo2FeB2系复合涂层的组织与性能

用真空液相烧结法在钢基体表面制备了TiC-Mo2FeB2系复合涂层,测定了TiC-Mo2FeB2系复合涂层-钢基体界面结合强度及界面结合区的显微硬度变化,研究了复合涂层的显微组织与界面微观结构和界面区元素分布。结果表明,涂层与钢基体之间具有较高的结合强度,当TiC含量为8%时结合强度最高为820.66 MPa,显微维氏硬度为12.06 GPa,在复合涂层-钢基体结合界面处,存在一个由涂层高硬度到钢基体低硬度的狭窄过渡区,并且两相之间形成了良好的冶金结合。     

激光熔覆原位合成TiC/Al陶瓷基复合涂层增强Ti6Al4V研究

采用Ti-C-Al体系激光点火自蔓延合成TiC/Al材料的同时,在Ti6Al4V钛合金表面形成均匀厚度的涂层。实验所用设备为2kWNd:YAG脉冲固体激光器;原料中钛碳原子比1:1,铝含量范围10%~40%(质量分数)。原料中的铝含量对原位合成的TiC颗粒形态和大小影响较大,通过实验确定了原料中合适的铝含量。利用扫描电镜对涂层与基体结合界面微观结构进行表征,测试涂层的显微硬度和耐磨性。结果表明,涂层和基体有良好的冶金结合;TiC颗粒在涂层表面处主要以树枝晶状存在,而在涂层与基体连接处主要为近球状晶粒;涂层显微硬度可达到8000MPa(HV0.5),约为基材的2~3倍。     

激光参数对Ni基熔覆层结构及耐磨性的影响

采用热喷涂预置和激光熔覆方法在Q235钢基体上熔覆Ni基合金涂层和Ni/WC复合涂层，研究激光功率对涂层微观结构的影响。结果表明，选择合适的激光输出功率，可获得组织分布均匀、低稀释率、与基体结合良好的合金涂层；在Ni/WC复合涂层中，合理的激光功率使WC颗粒部分熔化，并在颗粒周围重新凝固并析出针状碳化物，这既有利于提高涂层的硬度又能使未熔化的WC颗粒与涂层内合金溶剂牢固结合。激光功率较大时涂层内WC颗粒烧损并沉底，沉积在涂层底部的WC颗粒，使基体到涂层的性能发生突变，这样既容易引发裂纹及疲劳破坏，又不利于涂层表面的耐磨。     

铸钢表面耐热复合涂层的制备

采用铸造反应合成技术制备出TiC/Ni3Al表面复合涂层材料,研究了涂层的物相、组织和界面形态,测试了涂层的硬度和耐磨性。结果表明：Ti-C-3Ni-Al体系反应完全,产物为TiC和Ni3Al。表面复合涂层中直径为1～3μm的TiC颗粒呈球形镶嵌在Ni3Al基体上,随着TiC含量的提高,颗粒尺寸略有长大、分布更均匀、涂层更致密,且涂层与钢基体界面为良好的冶金结合,随TiC含量的变化而界面呈现出不同的形貌,在TiC含量〈45%时,涂层为一整体,从涂层到界面处Ni、Al、Ti、Fe元素呈梯度变化;在TiC含量≥45%时,涂层出现了分层现象。随着涂层中TiC含量的增高,材料的硬度和耐磨性提高,表面复合涂层的硬度和耐磨性均明显高于钢基体。     

TiC/Al3Ti表面复合涂层的冶金合成

采用铸造反应合成技术在钢铁表面合成TiC/Al3Ti金属间化合物基复合材料涂层。研究了涂层的物相、组织和界面形貌,测试了涂层的硬度分布并对涂层的形成机理进行探讨。结果表明:在熔融铁液作用下,Al-Ti-C体系反应完全,制备出TiC颗粒增强金属间化合物基表面复合涂层。TiC颗粒均匀地镶嵌在Al3Ti基体上,涂层致密。当TiC含量较少时,TiC呈条状;随着TiC含量的增加,TiC尺寸逐渐减小,且由长条状向粒状转化。涂层与铁基体界面为良好的冶金结合,从涂层到界面处Al、Ti、Fe、C元素呈梯度变化。涂层的硬度明显高于基体,且随着涂层中TiC含量的增加略有提高。     

Cr12MoV模具钢激光熔覆Ni60／WC复合涂层的组织与性能

采用激光熔覆方法在Cr12MoV模具钢基体上制备Ni60/WC复合涂层,研究了WC颗粒在Ni60涂层中的分布,以及加入WC颗粒对于Ni60涂层的形貌、耐磨性能的影响.结果表明:在Ni60/WC复合涂层中,合理的激光功率使WC颗粒部分熔化,并在颗粒周围重新凝同并析出针状碳化物,这既有利于提高涂层的硬度义能使未熔化的WC颗粒与涂层基体合金牢同结合.     

TiC/Ni3Al表面复合涂层及其耐磨性

采用铸造工艺结合SHS技术制备TiC/Ni3Al表面复合涂层,研究了涂层的显微组织及其耐磨性.结果表明表面复合涂层中直径为1 μm～2μm的TiC颗粒呈球形镶嵌在Ni3Al基体上,涂层致密.与钢基体为良好的冶金结合,界面随TiC含量的变化而呈现不同的形貌,在TiC含量＜45%时,涂层为一整体;在TiC含量≥45%时,涂层出现了分层.表面复合涂层的HV值最高达8970 MPa,沿界面呈梯度变化;涂层具有高的耐磨性,在室温下约是钢基体的3～5倍;在400℃下是钢基体的20倍左右.     

TA2纯钛表面激光熔覆WC7Co/TC4复合涂层的组织演变特性

选用抗氧化性和韧性良好的WC7Co陶瓷颗粒作为增强相,利用激光熔覆的方法在TA2纯钛表面制备WC7Co/TC4复合耐磨涂层,借助扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪和显微硬度计,分析表征复合涂层显微组织特征、WC7Co陶瓷颗粒界面反应行为以及复合涂层中相的演变规律。结果表明:根据激光熔覆过程中WC7Co颗粒的演变状态,复合涂层中存在2种典型显微组织,分别为未分解WC7Co颗粒强化组织和WC7Co分解后与Ti反应生成的W、TiC和Ti的共晶组织;复合涂层中WC7Co颗粒与TC4基质结合界面形成了2～3μm的反应层,反应生成物主要为W和TiC;复合涂层中的物相主要为Ti固溶体、W单质及TiC、VC、Co_3W_3C、W_2C等化合物。     

TC4钛合金表面激光熔覆WC增强镍基复合涂层的组织及耐磨性

为提高TC4钛合金的耐磨性,利用激光熔覆技术在TC4钛合金表面制备Ni60+50%WC和d22粉末打底+(Ni60+50%WC)两种耐磨复合涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及X射线衍射仪(XRD)来表征涂层的微观结构和物相组成;使用HV-1000显微维氏硬度计、HRS-2M型高速往复摩擦磨损试验机和WDW-100D电子万能试验机来分析涂层的性能。结果表明：两种涂层均由W2C、TiC、Ni17W3、Ni3Ti和TixW1-x相组成,两种涂层不仅与基体呈现出优异的冶金结合,而且组织均匀致密,没有裂纹瑕疵;由于涂层中存在着原位合成的硬质相和细晶强化共同作用使得涂层硬度显著提高,约为TC4基体的2.8倍;两种涂层的摩擦系数(COF)和磨损量都远低于TC4钛合金基体,耐磨性能比基体提高了近17倍;Ni60+50%WC复合涂层和d22粉末打底+(Ni60+50%WC)复合涂层的剪切结合强度分别为188.19 MPa和49.11 MPa。结论：两种涂层均能显著改善TC4钛合金基体表面的硬度和耐磨性能,其中Ni60+50%WC复合涂层在硬度、耐磨性和结合强度等方面表现得更出色。     

TC4钛合金表面激光熔覆掺Y2O3复合涂层的显微组织和性能

目的提高钛合金表面的耐磨性能。方法在TiB_2:TiC=1:3的粉末配比下,添加不同质量分数Y_2O_3稀土氧化物,制备成膏状混合粉末。采用5 k W横流CO_2激光器,在TC4钛合金表面激光熔覆掺Y_2O_3的TiB_2和TiC粉末,制备耐磨性复合涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对激光熔覆层的微观形貌和组织成分进行了分析;用显微维氏硬度计对熔覆层的显微硬度进行了测量;用万能摩擦磨损试验机对熔覆层的耐磨性能进行了测试。结果添加4%Y_2O_3后,熔覆层中部组织明显细化,结合区由致密组织结构转变为晶须网状结构;熔覆层的最高显微硬度为1404.6HV0.2,是基体的3.7倍;熔覆层的磨损量减少了66.67%,且其摩擦系数有明显的降低。结论添加4%Y_2O_3对TC4钛合金表面激光熔覆TiB/TiC复合熔覆层耐磨性能有显著的提高。     

激光熔覆碳化钛增强钛基复合涂层研究进展

钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性强等显著优点，在航空航天、海洋工程等领域具有广阔的应用前景。然而，钛合金硬度低、耐磨性差，严重制约其在摩擦工况下的使用寿命。激光熔覆技术具有生产效率高、热影响区窄、结合强度高、组织致密等优势，被广泛用于钛合金零部件表面改性和熔覆修复。高硬、高模量碳化钛的热物性参数与钛合金基材相近，常被选作激光熔覆钛基复合涂层的增强相，以提高其耐磨性。介绍了碳化钛的晶体结构、生长形态和性能特点。综述了碳化钛增强钛基激光熔覆材料体系以及工艺参数对熔覆层成形质量、宏观形貌和微观组织的影响。重点从碳化钛增强相的分布、数量、尺度以及相结构等方面，论述了碳化钛增强钛基激光熔覆层的组织特征，同时阐述了碳化钛强化机制，讨论了碳化钛增强钛基激光熔覆层组织特征与耐磨性能的内在关联性。最后提出了目前激光熔覆碳化钛增强钛基复合涂层研究中存在的问题与展望。     

TC4钛合金表面化学镀Ni-P合金耐磨层研究

利用化学镀方法在TC4钛合金表面成功制备结合力良好的Ni-P合金耐磨层,研究了提高镀层结合力的方法,结合SEM、XRD、EDS等现代物理分析方法分析了不同温度热处理后镀层的组织结构,从而建立不同热处理温度、镀层结构与镀层硬度和耐磨性能的关系。结果表明:二次浸锌活化方法和热处理能显著提高镀层与基体的结合强度,经600℃热处理后镀层结合力达到35N。基材的硬度HV为3780MPa,磨损量为9.6mg,镀态镀层的硬度HV为5760MPa、磨损量为7.7mg。随着热处理温度升高Ni3P相增多,该相的弥散分布使镀层硬度增加,最高硬度HV达到9790MPa,但400℃后硬度降低,这是由于Ni3P相随着热处理温度的继续升高而发生偏聚,使弥散强化程度下降;镀层的磨损量随着热处理温度的升高而减小,说明耐磨性能随着热处理温度的升高而增强,600℃热处理后,虽然镀层晶粒长大、粗化及镀层硬度降低,但此时镀层晶格的完整性最佳,镀层塑性和韧性提高,所以耐磨性能最好。     

AZ31Mg/2A12Al爆炸复合板界面组织与性能

镁合金板上复合铝合金板对拓宽镁合金的使用范围具有重要意义. 采用爆炸焊接进行了镁合金板和铝合金板工艺试验,并制成镁合金和铝合金复合板. 使用光学显微镜、扫描电子显微镜观察焊后复合板结合界面处的微观形貌,分析了界面形成过程. 使用显微硬度计和剪切试验机测量了复合板结合界面处的硬度和抗剪强度. 结果表明,经爆炸焊接后,复合板界面熔化区发生了冶金结合,对应的组织为Al₃Mg₂和Al₁₂Mg₁₇金属间化合物的混合物. 熔化区域硬度为126 HV, 较基板硬度有明显升高(铝合金110 HV,镁合金70 HV). 结合界面处同一取样方向上,试件抗剪强度存在差异:x轴方向取样的剪切件强度呈现出先增加后减小的变化趋势,其平均值分别为112.3 MPa (垂直爆炸方向),87.0 MPa (平行爆炸方向);y轴方向取样的各剪切件强度基本相当,平均值分别为56.5 MPa (垂直爆炸方向),62.0 MPa (平行爆炸方向).     

钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的研究进展

针对钛合金在实际应用过程中存在硬度低、耐磨性差、高温易氧化以及生物活性低等问题,国内外学者利用陶瓷材料较高的硬度、优异的耐磨性和高温抗氧化性能的特点,以及激光熔覆技术可以实现涂层与基材的冶金结合,较高的冷却速率使涂层内部晶粒得到细化的优势,开展了钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的广泛研究。首先简要概括了钛合金表面激光熔覆陶瓷材料的特点,介绍了在激光熔覆过程中常见的陶瓷材料以及所具备的特殊性能。从陶瓷涂层制备方式和陶瓷材料体现的功能两个方面,综述了国内外的研究特点、现状和进展。对比分析了激光制备纯陶瓷涂层、激光制备陶瓷与金属合金复合涂层、激光原位合成陶瓷复合涂层、激光制备陶瓷梯度涂层的优缺点。介绍了在钛合金表面激光熔覆耐磨涂层、高温抗氧化涂层、耐蚀涂层和生物涂层的进展,分析了陶瓷材料在提高相关性能时所发挥的作用。最后针对钛合金表面激光熔覆陶瓷材料存在的问题,对钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层未来的发展趋势进行了讨论与展望。     

钛合金表面生物活性陶瓷涂层的设计

将生物活性陶瓷涂覆在钛合金表面可以综合金属和生物活性陶瓷的优点,通过对金属基体上陶瓷涂层的设计可以改善涂层与基体的结合强度.本文对钛合金表面不同类型涂层的设计进行了综合评述,并对如何提高生物活性陶瓷涂层与基体的界面结合强度提出建议.     

TC21钛合金表面无氢渗碳层耐磨性分析

将经过预处理的TC21钛合金试样置入真空渗碳炉中进行渗碳。分别用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及显微维氏(HV)硬度仪、摩擦磨损试验机,对渗碳层的物相结构、组织形貌、硬度和耐磨性进行分析。结果表明:经渗碳处理后,通过渗层组织可判定没有氢化物,XRD未检测发现氢化物及含H相,出现了Ti C等碳化物相,表面硬度提高了2.66倍。渗碳前Ti/Ti对磨的摩擦系数约为0.6,渗碳后Ti C/Ti C的摩擦系数约为0.23,渗碳体与原始表面的摩擦系数介于二者之间。TC21钛合金对磨两方经渗碳处理,改善了摩擦性能;如Ti/Ti部件对磨时,渗碳方可提高耐磨性,非渗碳件在与渗碳件对磨中,加剧了非渗碳件的磨损。渗碳也改变了TC21钛合金部件之间的摩擦状态,TC21基体由Ti基/Ti球之间的粘着磨损变为Ti基/Ti C球磨粒磨损+剥层磨损。