激光熔覆工艺参数对TiC_p/Al表层复合材料的影响

研究了激光功率、扫描速度对原位合成TiCp/Al表层复合材料与基底的界面结合和熔覆层组织均匀性的影响。通过调整工艺参数 ,获得了有良好冶金结合的界面和TiC颗粒分布均匀的熔覆组织。结果表明 :在激光功率一定时 ,过低的扫描速度将使激光束前端一定距离内的基底材料在表面熔化前被加热时间太长 ,以致表面氧化 ;而过高的扫描速度会使靠近界面处的粉料中合成反应不能充分完成而残留一些粉末 ;这两种情况都影响了熔覆层和基底的结合。随着激光输入比能的降低 ,熔覆组织的均匀性降低 ,这是由于合成反应未充分完成所致。当激光功率为 2 2 0 0～ 2 5 0 0W ,扫描速度为 7～ 10mm/s时 ,在ZL10 4合金表面可获得组织均匀、界面结合良好的TiCp/Al复合材料熔覆层。     

激光熔覆原位合成TiCp/Al复合材料

利用激光熔覆技术,在ＺＬ１０４合金表面原位合成了ＴｉＣｐ／Ａｌ复合材料层。实验结果表明,经２０ｈ混制的Ａｌ－Ｔｉ－Ｃ粉末,在激光熔过程中可以充分反应合成ＴｉＣｐ;在所形成的ＴｉＣｐ／Ａｌ复合材料层中,ＴｉＣ颗粒尺寸细小,约８００ｎｍ;经激光熔覆后的ＴｉＣｐ／Ａｌ复合材料层中ＴｉＣ分布均匀,仅表层在约２００μｍ的ＴｉＣ颗粒富集区和邻近基底部分有２０μｍ的稀释区。     

激光熔覆原位合成TiCp／Al复合材料中TiC体积分数的定量测定

激光熔覆原位合成TiCp/Al表层复合材料中生成的TiC颗粒尺寸很小（400－800nm),这给TiC体积分数的定量测定带来了困难。文章分别使用了两种方法对TiC的体积分数进行测定：（1）使用XRD与SEM能谱成成分析相结合的方法,在合成反应充分完成的前提下。通过计算求得TiC的体积分数;（2）使用计算机图象处理的方法,将表面未腐蚀试样的SEM图片先用Office软件处理成黑白对比强烈的图片,再在Photoshop下通过对不同灰度像素比例的测定而求得TiC体积分数。实验结果表明,用以上两种方法求取TiC的体积百分数是可靠的,其中第二种方法更易于操作。     

激光熔覆原位合成TiC_p/Al复合材料

利用激光熔覆技术 ,在ZL10 4合金表面原位合成了TiCp/Al复合材料层。实验结果表明 ,经 2 0h混制的Al Ti C粉末 ,在激光熔覆过程中可以充分反应合成TiCp;在所形成的TiCp/Al复合材料层中 ,TiC颗粒尺寸细小 ,约 80 0nm ;经激光熔覆后的TiCp/Al复合材料层中TiC分布均匀 ,仅表层有约 2 0 μm的TiC颗粒富集区和邻近基底部分有 2 0 μm的稀释区     

激光熔覆反应合成TiCP／Al复合材料过程的模拟研究

针对激光熔覆反应过程中的熔化和凝固问题，采用对流／扩散单相统一控制方程组，统一处理固相、固液两相和液相中的传热和流动问题；对运动引起的动量传输和能量传输，采用源项法分别在动量方程和能量方程中加以处理；在商用软件PHOENICS基础上增添相应模块，开发了激光熔覆三维瞬态温度场数值模拟软件。并以ZL104合金激光熔覆原位合成TiCp／Al复合材料的工艺为实例，进行数值模拟，模拟结果与实验结果基本一致。     

激光熔覆原位合成TiC/Al复合材料的化学反应机制

通过突然停止激光发射的实验方法，研究了经高能球磨活化的Al、Ti和C粉末在激光熔覆条件下TiC合成反应的过程及规律。结果表明：激光辐射的前沿区的组织可以被分为未反应原始粉末区、合成反应过渡组织区及TiC／Al复合材料区。依据组织及结构的分析，活化粉末在激光条件下的合成反应过程及机制得以揭示：原始粉末首先在过渡区发生了3Al Ti→Al3Ti反应，所有的Ti都参与了这一反应，形成了块状的Al3Ti／Al组织，所有的C元素都包裹在了这种块状的组织中；随后发生了Al3Ti C→TiC 3Al反应而形成TiCp／Al复合材料。     

铝合金表面激光熔覆原位自生TiC增强金属基复合材料涂层

以Ti,SiC混合粉末作为预置合金涂层,采用2kW连续Nd:YAG固体激光器进行激光熔覆处理,在6061铝合金表面借助于接触反应法制备原位生成TiC颗粒增强Al-Ti复合材料涂层。试验结果表明：采用适合的激光辐照工艺参数,可获得增强相TiC弥散分布,以Ti-Al金属间化合物及Al过饱和固溶体为主要组成相的复合材料熔覆层组织。TiC颗粒与复合材料基体润湿良好,熔覆层结晶致密,与6061铝合金基材呈良好的冶金,珂明显地改善铝合金的表面性能。     

激光熔覆Cu-TiB2复合材料涂层及其耐磨性

采用500W YAG固体激光器，在纯铜表面成功地原位合成了Cu-TiB2复合材料层，测定了Cu-TiB2原位复合材料熔覆层的显微硬度，研究了熔覆层的磨损行为。结果表明，激光熔覆复合材料层组织完好，TiB2颗粒细小均匀，涂层与基体呈较好地冶金结合；熔覆层表面的显微硬度达480-580HV，耐磨性是纯铜的15～20倍；在保证界面良好的基础上，光斑直径一定，硬度及耐磨性随扫描速度的增大、激光功率的减小而增大。     

Ti6Al4V表面激光熔覆原位自生TiC颗粒增强钛基复合材料及摩擦磨损性能

以Ti,Cr3C2混合粉末作为预置合金涂层,采用YAG固体激光器进行激光熔覆处理,在Ti6Al4V合金表面制备出原位自生TiC颗粒增强钛基复合材料涂层,实验结果表明,采用合适的合金粉末成分和激光辐照能量密度,可以获得增强相TiC弥散分布的钛基复合材料熔覆层,熔覆层结晶致密,且与复合材料基体润湿性良好,熔覆层复合材料的基体组织随预置合金粉末成分的改变而变化,摩擦磨损实验结果表明,原位自生TiC/Ti复合材料熔覆层可明显改善Ti6Al4V合金的表面硬度和摩擦磨损性能。     

激光熔覆原位合成TiC/Ti复合材料试验研究

利用激光熔覆技术，在工业纯钛表面原位合成了TiC／Ti复合材料。结果表明：选择不同的激光熔覆工艺参数，可使碳粉和Ti粉通过原位合成反应在钛表面生成TiC／Ti复合材料熔覆层；激光功率和扫描速率是影响熔覆层质量的主要因素：激光功率越大，形成的增强相颗粒尺寸越大，相应合金元素氧化也越严重；扫描速率越大，Ti与C的作用时间变短，增强相颗粒尺寸越细小，且增强相所占的体积分数也相应减少。用XRD、DES和SEM证明了TiC颗粒的存在，同时发现颗粒分布具有一定的均匀性，原位生成的TiC颗粒主要以等轴状和块状两种形态存在。     

氩弧熔敷原位合成TiCp/Al基复合涂层组织及性能分析

利用氩弧熔敷技术,在ZL104合金表面原位合成了TiCp/Al复合材料涂层,利用x射线衍射、扫描电子显微镜及显微硬度计,研究了熔敷层的显微组织及性能.结果表明,(Ti+C)含量在30%以下时,复合材料涂层组织由TiC颗粒和块状的Al3Ti组成;当(Ti+C)含量在30%以上时,氩弧熔敷过程中可以充分反应合成TiC颗粒;...     

反应合成TiCp/LY12复合材料的显微组织及界面结构

通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM),研究了TiCp/LY12复合材料的显微组织及反应合成TiC颗粒与Al基体的界面结构.发现反应合成的TiCp为面心立方,其形状细小圆整,多为近球形体.TiCp与Al基体的晶体学关系为(2-2-0)Al∥(02-2-)TiC及[01-1-]Al∥[011]TiC.力学性能测试结果表明反应合成TiCp/LY12复合材料的抗拉强度和屈服强度分别比基体LY12铝合金提高了30%和47%;而延伸率仍能达到4.3%,表现出良好的综合力学性能.     

Sliding wear resistance of TiCp reinforced titanium composite coating produced by laser cladding

Titanium metal matrix composite coatings (MMC) are considered to be important candidates for high wear resistance applications. Laser cladding (LC) by coaxial powder feeding is an advanced coating manufacturing process, which involves laser processing fine powders into components directly from computer aided design (CAD) model.In this study, the LC process was employed to fabricate TiC particle reinforced Ti6Al4V MMC coatings on Ti6Al4V hot rolled samples.The experimental results show that during LC process, TiC particles are partially dissolved into melted Ti-base alloy and precipitated in the form of TiC dendrites during cooling.Dry sliding wear properties of these MMC layers have been compared with substrate materials wear. The observed wear mechanisms are summarized and related to detailed microstructural observations. The layers have been found to show improved tribological properties connected with the TiC_p addition and the LC process parameters.     

TiCp对Zn—10Al合金凝固行为的影响

利用XD^TM法与搅拌铸造技术相结合的工艺制备了TiCp／Zn-10Al（％）复合材料,采用定向凝固技术研究究增强粒子TiCp在凝固界面的行为及对复合材料凝因速度的影响,结果表明：TiC颗粒被凝固的界面前沿所排斥,造成界面前沿TiC颗粒富集,但当TiC颗粒含量超过6％后,富集现象已不显著。同时发现随着TiC颗粒含量的增加,复合材料的凝固速度降低。     

Effect of laser irradiation on failure mechanism of TiCp reinforced titanium composite coating produced by laser cladding

Laser cladding is an effective technique to coat a metallic substrate with a layer of a different nature. It has been widely reported that the most important combined parameters controlling the quality of the coating are the specific energy (E) and the powder density (Ψ). In the present work, clad deposits of Ti6Al4V + 60 wt.% TiC were prepared on a Ti6Al4V substrate using an optimum combination of E_c = 24 J/mm² and ψ_c = 3 mg/mm². These experiments were performed using a laser power of 400 and 600 W, in order to study the effect of laser power on the properties of the clad. The microstructure, phase composition and nanohardness of the coatings were investigated by optical microscopy, scanning electron microscopy and X-ray diffraction. During laser processing, TiC can be partially converted to TiC_X (X = 0.5) due mainly to the TiC dissolution into the laser-generated melting pool and subsequent precipitation during cooling. It was observed that the lower laser power limit reduces primary TiC dissolution but it also promotes secondary carbide alignment at the interface. On the other hand, the damage mechanism induced by high laser power is dominated by primary TiC particle cracking by the high stress concentration at the particle–matrix interface followed by ductile failure of the matrix. It is also remarkable that irradiance affects the TiC/TiC_x ratio despite E_c and ψ_c are fixed and it determines hardness distribution inside the coating.     

自生TiCp／Ti复合材料中TiC的形貌及缺陷

研究了TiCp/Ti复合材料中增强相TiC的形貌和缺陷,XRD和SEM分析表明,材料中的TiC以初生枝晶状和共晶短棒状为主,另外还存在细小块状TiC。材料的深腐蚀SEM观察发现,TiC枝晶表面存在生长条纹,内部存在孔洞。生长条纹是TiC枝晶在自由生长过程中由于周围温度和溶质浓度梯度的波动而产生的。TiC枝晶内部存在纯Ti析出物,该析出物在制样过程中被腐蚀而留下了孔洞。     

Effect of laser cladding process parameters on clad quality and in-situ formed microstructure of Fe-TiC composite coatings

Over the past decade, researchers have demonstrated interest in tribology and prototyping by the laser cladding process. In-situ laser cladding enables the formation of a uniform clad by melting the powder to form desired composition from pure powder component.In this research pure Ti, graphite, and Fe with max particle sizes of 40 μm (0.04 mm) are used for in-situ laser cladding on a steel substrate. The effects of laser parameters on the quality of an in-situ formed TiC-Fe based composite clad are investigated. Laser parameters have an important role in clad quality and crack formation. They affect the bonding between clad/substrate and cooling rate. Diverse microstructures have been detected in the clad. Finally a model is developed in order to explain the formation and morphology of TiC. The melting and solidification stages of TiC formation and matrix confirm the suggested model.TiC particles increase the clad hardness to an average of four times greater than substrate's hardness. Experimental methods such as, XRD and SEM are used for phases characterization.     

激光熔覆反应合成TiC/Al基复合涂层研究

将Al-Ti-C机械混合粉末预涂在ZL102合金表面,采用5 kW横流CO2激光器进行熔覆处理,利用XRD、SEM和TEM等分析和观察了激光熔覆层的微观组织,测试了激光熔覆层的硬度.结果表明,以Al-Ti-C机械混合粉末为原料,可以在激光熔覆过程中反应合成TiC颗粒,反应合成的TiC颗粒尺寸细小(＜5μm),在涂层中分布均匀,与涂层基体金属结合紧密.激光熔覆层的硬度在190～250 HV0.2之间,明显提高了ZL102合金的表面硬度.