钛合金表面激光熔化沉积钛基复合材料涂层的组织及性能

通过激光熔化沉积TA15+30%TiC(体积分数)混合粉末,在TA15钛合金表面制备出钛基复合材料涂层,分析了涂层的组织、硬度及界面结合强度。结果表明,激光熔化沉积过程中原始TiC颗粒发生溶解,并在凝固过程中重新析出细小的TiC,TiC有等轴状及枝晶两种形态,涂层中存在部分未熔的TiC颗粒;涂层硬度达HRC 60;涂层与基体界面为完全冶金结合,涂层的界面结合强度大于310 MPa,抗剪切强度为330 MPa;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。     

La2O3含量对激光熔覆TiB/Ti涂层显微结构的影响

目的 改善钛合金表面激光熔覆复合涂层的组织结构,提高钛合金的硬度,使其在相应领域得到更广泛的应用.方法 采用激光熔覆快速非平衡合成方法 制备原位反应合成L2O3-TiB增强钛基复合涂层.用L2O3、Ti和B的混合粉末在Ti-6Al-4V基体表面激光熔覆制备L2O3-TiB/Ti复合涂层,并对其进行XRD物相分析、SEM显微结构观察及显微硬度分析.结果 添加不同含量的L2O3的激光熔覆钛合金复合涂层均与基体较好的结合,涂层中均只有α-Ti和TiB两种物相.随L2O3含量的增加,激光熔覆复合涂层中的增强相TiB的形貌越均匀细小,添加不同含量的L2O3的激光熔覆复合涂层的硬度值约为基体材料的2~3倍,添加质量分数为3%的L2O3的激光熔覆复合涂层硬度最高,其显微硬度值大约为1300HV.结论 添加稀土氧化物L2O3后制备的激光熔覆钛合金复合涂层与基体结合良好,稀土元素的添加使涂层组织细化,硬度得到了明显提高.     

TA2钛合金表面激光熔覆Ti_2SC/TiS自润滑耐磨复合涂层组织与性能

采用激光熔覆技术在TA2钛合金表面预置Ti+TiC+WS_2复合粉末制备了自润滑耐磨复合涂层,并对涂层的物相、显微组织、显微硬度和摩擦学性能进行了分析。结果表明:涂层与基体呈冶金结合,无明显气孔和裂纹。涂层主要有α-Ti基体、增强相(Ti,W)C_(1-x)和TiC以及自润滑相Ti_2SC和TiS。涂层的平均显微硬度为1005.4 HV约为基体TA2的5倍。在干摩擦磨损条件下,对比TA2基体,由于涂层中自润滑相Ti_2SC、TiS的存在,涂层摩擦系数波动较平缓,磨损表面呈现轻微的黏着磨损,表现出较优异的耐磨减摩性能。     

TC4钛合金表面激光熔覆复合涂层的组织和耐磨性

采用5 kW横流CO₂激光器,在TC4钛合金表面熔覆TiC、TiB₂与Ni的混合粉末,制备了无气孔、无裂纹、组织均匀致密的复合涂层。用SEM、EDS、XRD、显微硬度计以及立式万能摩擦磨损试验机分析了激光熔覆层的显微组织、成分和物相,测试了激光熔覆层横截面显微硬度,以及覆层耐磨性能。结果表明,激光熔覆复合涂层与基体呈冶金结合;熔覆层组织从表层到结合区呈现出由棒状、块状向树枝状、颗粒状转变的趋势,且主要由Ti、TiC、TiB、Ti₂Ni、TiNi等相组成;熔覆层显微硬度最高可达863 HV0.2,为基体的2.5倍;熔覆层耐磨性能较TC4钛合金明显提高。     

激光熔覆WC颗粒增强复合涂层的组织及耐磨性

为了提高TA15钛合金的耐磨性,在TA15钛合金表面利用激光熔覆预置的大粒度WC颗粒与TA15混合粉末层制备WC颗粒增强耐磨复合涂层。采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)分析涂层的显微组织,采用X射线衍射(XRD)结合能谱(EDS)对涂层进行物相鉴定,测试涂层在二体磨料磨损及室温干滑动磨损条件下的耐磨损性能并分析磨损机理。结果表明:增强相WC颗粒在涂层中较均匀分布,初生(TiW)C/TiC相和(TiW)C+(Ti,W)共晶组织组成增强相的基体,涂层在二体磨料磨损及干滑动磨损条件下表现出优异的耐磨性能,较钛合金基材耐磨性能提高几十至上百倍;WC颗粒与基体中韧性的高硬相及优异的抗粘着性能对涂层耐磨性起主导作用。     

TC4钛合金表面激光熔覆法制备Y_2O_3颗粒增强Ni/TiC复合涂层

采用激光熔覆法在TC4钛合金表面原位制备Y2O3颗粒增强Ni/TiC复合涂层,研究涂层的相组成、微结构、成分分布及性能。结果表明,复合涂层内的微结构和成分在深度方向具有分层现象,这主要是由激光熔覆过程的快速熔凝和冷却过程所致。在激光熔覆过程中,TiC粉末完全熔化并在凝固过程中析出为细小枝晶,这些TiC枝晶的尺寸随着深度的增加而减小,而Y2O3颗粒则分布在整个重熔层中。Y2O3颗粒增强Ni/TiC复合涂层具有较均匀的硬度,其最高值约为HV1380,比基体高4倍以上。由于复合涂层具有高的硬度,钛合金经过激光熔覆后其耐磨性得到大幅度提高。     

钛合金表面激光熔覆Ti/Ni+Si3N4/ZrO2复合涂层组织与性能研究

目的 提高TA15合金的表面硬度,改善其耐磨性能.方法 以Ti/Ni+Si3 N4/ZrO2混合粉末为原料,利用激光熔覆技术,在TA15钛合金表面制备出以ZrO2颗粒和原位生成Ti5 Si3、TiN为增强相,以金属化合物TiNi、Ti2 Ni为基体的复合涂层.采用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪等手段分析激光熔覆涂层的显微组织及磨损表面,通过硬度测试、摩擦磨损实验,对熔覆层的显微硬度和耐磨性进行评估.结果 熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,熔覆层组织中TiNi和Ti2 Ni金属化合物基体上弥散分布着Ti5 Si3、TiN树枝晶和ZrO2颗粒;与不含ZrO2熔覆层相比,含有ZrO2熔覆层组织的晶粒得到细化;熔覆层中原位生成的TiN桥接在裂纹上,具有增韧的作用;熔覆层的显微硬度分布在835~1050 HV区间内,约为基体硬度的3倍左右;在干滑动摩擦磨损下,熔覆层的磨损量约为钛合金基体磨损量的1/6,其主要磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损.结论 熔覆层中高硬度、耐磨陶瓷相和高韧性相的共同配合,显著提高了钛合金表面的硬度和耐磨性.     

激光原位合成TiB2-TiC颗粒增强铁基涂层

采用B4C,TiO2,石墨以及铁基粉末为激光熔覆材料,利用激光多道搭接熔覆技术在碳钢基体上制备TiB2-TiC颗粒增强铁基复合涂层．利用XRD,SEM对涂层的相结构和显微组织进行了研究．采用显微硬度计和滑动磨损试验机分别测试了涂层的硬度和耐磨性能．结果表明,激光熔覆过程B4C,TiO2和石墨反应生成了TiB2和TiC颗粒,并均匀分布在基体中．随着激光功率密度增加,涂层中TiC含量减少,甚至出现FeB脆性相．TiB2-TiC颗粒增强的涂层其硬度和耐磨性能优于基材45钢．     

TiC/Ti复合材料激光熔覆层的冲击磨粒磨损性能

在Ti6A14V表达通过激光熔覆工艺原位合成TiC/Ti金属基复合材料涂层，其基体组织结构随表层预置合金粉末成分的变化而改变，采用单摆划痕装置测试原位合成TiC/Ti复合材料涂层的冲击磨粒磨损性能，结果表明，与基材Ti6A14V相比复合材料激光熔覆层的抗冲击磨粒磨损性能提高了2倍，且随表层预置粉末中Cr3C2含量的增加，反应生成的TiC含量增加，涂层抗冲击磨料磨损性能提高。     

激光成形修复ZL104合金的组织与性能研究

针对深井钻机刹车盘的工况条件,采用激光熔覆技术在35CrMo钢表面分别制备Fe基涂层和含Cr3C2的Fe基合金复合涂层,研究了2种涂层的组织结构、显微硬度及耐干滑动摩擦磨损性能。结果表明,Fe基涂层以亚共晶方式结晶,在初生柱状固溶体枝晶间存在大量网状共晶组织,主要由γ-Fe、Cr7C3及少量的Cr-Fe固溶体等组成。Fe基复合涂层中Cr3C2大部分溶解,枝晶凝固特征保持不变,枝晶组织明显细化,主要由γ-Fe、Cr7C3及少量的Cr-Fe固溶体及较少量未熔的Cr3C2等组成。Fe基复合涂层的显微硬度及其摩擦磨损性能优于Fe基涂层。     

激光熔覆Cr_3C_2-Ni复合涂层的减摩性能

以粉末化学镀法制备的Cr_3C_(2-)Ni复合粉末作为预置层,在Q235钢板表面用激光熔覆技术制备了减摩复合涂层.研究了Cr_3C_(2-)-Ni涂层在干摩擦条件下的减摩性能,并对磨损形貌进行了SEM观察,对涂层的硬度进行了测 试.结果表明,该涂层组织均匀致密、硬度较高;涂层的摩擦性能稳定,摩擦系数为0.44;硬质Cr_3C_(2-)粒子与金属粘结相的配合能有效提高熔覆层的承载能力,减小摩擦损失.     

TA2合金激光熔 α-Ti/TiC+(Ti,W)C1-x/Ti2SC+TiS自润滑耐磨复合涂层

目的提高TA2钛合金的耐磨减摩性能,并研究添加WS_2对激光熔覆Ti/TiC耐磨复合涂层的影响。方法以Ti+TiC和Ti+TiC+WS_2两种复合粉末为预置原料,采用激光熔覆技术在TA2合金表面制备出两类复合涂层,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、硬度计和摩擦磨损试验机,系统地分析了添加WS_2前后涂层的物相、组织、显微硬度及摩擦学性能。结果 Ti+TiC复合粉末的激光熔覆涂层的主要物相包含α-Ti和TiC,涂层的显微硬度为1162HV0.5。WS_2添加后,涂层中生成了新增强相(Ti,W)C_(1-x)及自润滑相Ti2SC和少量的TiS,涂层的显微硬度为1052.3HV0.5,约为TA2基体(180HV0.5)的5倍;此外,涂层的磨损率由未添加WS_2时的5.38×10~(-5) mm~3/(N·m)上升到15.98×10-5 mm~3/(N·m),耐磨性能有所下降但仍远低于基体(磨损率为66.63×10~(-5)mm~3/(N·m)),同时摩擦系数显著下降,由之前的0.49下降到0.34;同时,Si_3N_4对磨球磨损表面光滑,没有明显塑性变形,其磨损机理为轻微的塑性变形和粘着磨损。结论添加WS_2的复合涂层相对于基体依然具有良好的耐磨性能,同时由于新生的自润滑相Ti_2SC、TiS的润滑效果,涂层表现出良好的自润滑耐磨性能。     

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。     

TIG熔覆原位自生TiC-TiB2/Fe复合涂层

利用氩弧作为热源,以G302铁基合金粉、FeTi70粉和B₄C粉作为原料粉末,在Q235表面原位生成TiC-TiB₂增强的铁基复合涂层. 采用一系列的分析测试方法对涂层进行了表征,结果表明,氩弧熔覆过程冶金反应充分,熔覆层中生成了TiC,TiB₂和M₇C₃等硬质增强相;熔覆层组织呈现出由母材界面到熔覆层表面硬质相逐渐增多的梯度分布特征. 增加FeTi70和B₄C粉末比例提高了熔覆层硬度,质量比为G302:FeTi70:B₄C=6:3:1时,试样最大硬度达到976 HV0.1,是母材硬度的5倍左右. 在与GCr15钢对磨时,熔覆试样磨损量仅为Q235钢的1/30左右,熔覆层磨损表面基本无塑性变形痕迹,涂层中坚硬的TiC,TiB₂陶瓷相起到阻磨作用.     

钛合金表面激光熔覆高温自润滑耐磨复合涂层

为了提高钛合金的摩擦学性能,采用激光熔覆技术在Ti-6Al-4V合金表面制备了γ-NiCrAlTi/TiC与γ-NiCrAlTi/TiC/CaF₂复合涂层. 采用 X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析了涂层的物相和显微组织,在球-盘式高温摩擦磨损试验机上测试了不同温度下(室温,300 ℃,600 ℃)复合涂层的摩擦学性能. 结果表明,激光熔覆的复合涂层与基体呈冶金结合,γ-NiCrAlTi/TiC/CaF₂复合涂层主要由"原位"生成的小块状,针状TiC颗粒及TiC树枝晶,γ-NiCrAlTi固溶体基体及弥散分布的球状CaF₂颗粒组成. 由于硬质增强相 TiC与增韧相γ-NiCrAlTi的共同作用,γ-NiCrAlTi/TiC与γ-NiCrAlTi/TiC/CaF₂复合涂层的磨损率在试验温度下都远低于Ti-6Al-4V基体;在600 ℃时,γ-NiCrAlTi/TiC/CaF₂涂层的平均摩擦系数为0.21,相对于基体与γ-NiCrAlTi/TiC涂层分别降低了43%,50%,表现出良好的高温自润滑减摩性能.     

Microstructure and properties of WC reinforced Ni-based composite coatings with Y2O3 addition on titanium alloy by laser cladding

ABSTRACT

In this study, WC reinforced Ni-based composite coatings with Y₂O₃ addition were deposited on Ti-6Al-4V titanium substrate by laser cladding. The phases, microstructure, microhardness and wear resistance of the composite coatings were studied by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, microhardness tester and wear tester. The results showed that good metallurgical bonding was achieved between the composite coatings and substrate. The phases mainly were γ-Ni, TiC, TiB₂, Ni₃B, M₂₃C₆ and WC. Most of the WC was dissolved in small pieces of WC during the laser cladding process. The microhardness of the composite coatings was about 3 times that of the titanium substrate and the wear resistance of the composite coatings had a significant increase.     

Cr3C2/Ni3Al表面耐磨堆焊材料的焊接性

Cr3 C2/Ni3 Al复合材料是一种极具潜力的高温表面耐磨堆焊材料,焊接性对于该材料的推广应用至关重要.将真空烧结制得的Cr3 C2-NiAl-Ni焊条堆焊于碳钢和耐热钢表面,可形成无焊接裂纹的Cr3 C2/Ni3Al复合材料堆焊层,表明Cr3 C2/Ni3 Al复合材料具有良好的焊接性,适于作为铁基材料表面耐磨堆焊材料推广应用.分析认为,Cr3 C2/Ni3 Al复合材料具有良好焊接性的原因在于:(1)焊接过程中,Cr3 C2发生溶解再析出,熔池中的C优先被氧化,保护了Al的氧化.(2)从铁基材料基材中扩散入到焊层中的Fe元素和Cr3 C2溶解而固溶于焊层中的Cr元素有效地改善了Ni3 Al基体的焊接性.     

Microstructure and dry sliding wear resistance of laser clad TiC reinforced Ti–Ni–Si intermetallic composite coating

Wear resistant TiC reinforced Ti–Ni–Si intermetallic composite coating with a microstructure consisting of TiC uniformly distributed in Ti₂Ni₃Si–NiTi–Ti₂Ni multi-phase intermetallic matrix was fabricated on a substrate of TA15 titanium alloy by the laser cladding process using TiC/Ti–Ni–Si alloy powders as the precursor materials. Microstructure of the coating was characterized by optical microscope (OM), scanning electron microscope (SEM), X-ray diffraction (XRD) and X-ray energy dispersive spectrometer (EDS). Dry sliding wear resistance of the laser clad TiC reinforced Ti–Ni–Si intermetallic composite coating was evaluated at room temperature. Results indicated that the TiC/(Ti₂Ni₃Si–NiTi–Ti₂Ni) intermetallic composite coating exhibited excellent abrasive and adhesive wear resistance.