激光合金化制备Ti Cu合金层及其性能研究

由于普通钛合金在高温、高压和高速气流下服役时,局部区域容易温度升高而燃烧并迅速扩散蔓延,引发“钛火”故障,极大地制约了其在航空发动机领域的应用。本文采用激光合金化技术在Ti6Al4V钛合金表面制备Ti Cu阻燃合金层,防止“钛火”事故的发生。通过光学显微镜和扫描电镜对合金化层组织进行分析,并用维氏显微硬度计对合金化层硬度进行分析,最后借助高温摩擦磨损试验机研究其阻燃性能。通过激光合金化技术在钛合金表面可形成连续致密的合金化层,合金层厚度约为220μm;形成的Ti Cu合金化层的硬度呈梯度变化,其的最高硬度值可达616HV,是Ti6Al4V钛合金基体硬度的161倍;600℃高温条件下,Ti6Al4V钛合金基体的平均摩擦系数为047,Ti Cu合金层平均摩擦系数为046,两者大小基本相同;600℃高温条件下,Ti6Al4V钛合金基体和Ti Cu合金层两种材料的主要磨损机制均是以粘着磨损和磨粒磨损为主要形式;Ti6Al4V钛合金基体磨痕宽度是Ti Cu激光合金层的214倍,Ti6Al4V钛合金基体的磨损体积和比磨损率为Ti Cu激光合金层的55倍。