Ti6Al4V表面激光熔覆Ti/TiBCN复合涂层研究

目的 提高Ti6Al4V表面硬度、耐腐蚀性和耐磨性。方法 采用激光熔覆技术在Ti6Al4V表面制备Ti/TiBCN复合涂层,研究不同激光比能对涂层组织与性能的影响。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、显微维氏硬度计、电化学工作站和往复摩擦磨损试验机研究了涂层的相组成、显微组织、显微硬度、耐腐蚀性和耐磨性。结果 当激光比能为13.3 kJ/cm2、TiBCN含量为70%时,Ti/TiBCN复合涂层质量最好。涂层上部由胞状晶、花瓣状结构、须状结构和等轴α相组成,涂层中部主要由粗大TiBCN枝晶组成,涂层下部由针状结构和类球形TiBCN颗粒组成。与Ti6Al4V基体相比,涂层硬度达1050HV0.2,约为基体显微硬度（340HV0.2）的3.0倍。基体自腐蚀电位为-1.388 V,自腐蚀电流密度为-6.33 A/cm2;涂层自腐蚀电位为-1.173 V,自腐蚀电流密度为-6.22 A/cm2。摩擦磨损实验中,涂层出现轻微的剥落、磨粒磨损式的浅短磨痕和颗粒碎屑,基体表面出现较多犁沟式磨损。涂层的平均摩擦因数为0.174,约是基体（0.323）的1/2;涂层的磨损量为1.152 mg,约是基体（6.723 mg）的1/6。结论 当激光比能为13.3 kJ/cm2时,涂层的组织均匀致密,硬度显著提高,耐腐蚀性和耐磨性优于基体。     

TC4钛合金表面激光熔覆Ni包WC复合涂层研究

为了提高钛合金的耐磨性能及使用性能,采用激光熔覆法在TC4钛合金基体上制备了Ni与WC混合粉末涂层,研究了不同WC添加量对熔覆层的物相组成、显微组织、硬度及耐磨性能的影响。结果表明,三组不同的熔覆材料经过激光熔覆后,都可以使材料表面硬度和耐磨性能较基材大幅度增加。但是随着WC含量的增加,熔覆层均匀性降低,出现小颗粒的WC团,并且组织开始多样化,且硬度分布均匀性也有所下降。     

Ti6Al4V合金表面激光熔覆钛基复合涂层的显微组织研究

在Ti6Al4V合金表面预置Ti和Cr3C2混合粉末,采用横流CO2激光进行熔覆试验,制备出了原位自生的TiC颗粒增强的钛基复合涂层.利用SEM、XRD等手段对激光熔覆层的组织、成分、物相进行了分析,测试了激光熔覆层的显微硬度.结果表明,熔覆层不同位置,组织形态不同,TiC在熔覆层表层以树枝晶形态存在,而在熔覆层底部为近球状颗粒.熔覆层与基材之间形成良好的冶金结合.熔覆层显微硬度在600～800 HV0.5之间,约为基材硬度的2～3倍.     

激光熔覆Ni/WC梯度复合涂层的组织与性能研究

目的 减少涂层内部缺陷,提高Cr12MoV模具钢表面的显微硬度及耐磨性.方法 采用激光熔覆技术在Cr12MoV钢上逐层制备Ni60-Ni60/25％WC(Ni/WC)梯度复合涂层.借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、摩擦试验机和冲击试验机,研究梯度复合涂层的物相组成、微观组织、显微硬度、耐磨性与冲击韧性.结果 在Cr12MoV的基体上制备Ni/WC梯度复合涂层,Ni60层与Ni60/25％WC冶金结合理想.Ni/WC梯度复合涂层的表面主要物相为γ-(Fe,Ni)、FeNi3、CrB、Cr7C3、Cr23C6,从Ni60层底部到顶部依次为胞状晶、柱状晶、细小的等轴枝晶.Ni/WC梯度复合涂层硬度呈梯度分布,涂层的平均硬度达到698.5HV,相较于基体提高了约55.2％.与基体相比,Ni/WC梯度复合涂层表现出更好的耐磨性能,摩擦系数和磨损率分别下降了40.92％和28.6％,其中基体表现为黏着磨损,然而涂层整体表现为磨粒磨损.但较基体而言,Ni/WC梯度复合涂层的冲击韧性值降低了32.48％,复合涂层区域表现为脆性断裂.结论 Ni/WC梯度复合涂层冶金结合良好,同时与基体相比,Ni/WC梯度复合涂层可以有效提高硬度及耐磨性,但冲击韧性有所降低.     

WC初始状态对激光熔覆Ni60/WC涂层组织及性能的影响

分别以Ni60+30 mass％WC粉末和Ni60+30 mass％Ni包WC粉末为原料,采用激光熔覆技术在45钢表面制备了Ni60/WC涂层,研究了WC初始状态对激光熔覆Ni60/WC涂层组织及性能的影响.结果 表明:涂层表面质量均良好,无明显裂纹及气孔等缺陷;观察涂层截面组织发现形貌发现,涂层均能与基体形成良好的冶金结合,但Ni60+30 mass％WC涂层内部存在少量孔洞和微裂纹,WC粒子较大,而Ni60+30 mass％ Ni包WC涂层组织均匀且致密,内部无气孔和裂纹,WC粒子分布相对均匀;Ni60+30 mass％WC涂层和Ni60+30 mass％Ni包WC涂层的物相主要由γ-(Fe,Ni)、M23C6、 M7C3和WC等组成;Ni60+30 mass％WC与Ni60+30 mass％ Ni包WC涂层的平均硬度分别为53 HRC和57 HRC,平均摩擦系数分别为0.54012和0.53631,磨损量分别为0.00172 g和0.00132 g.     

Ti6Al4V合金激光熔覆Co-Ti3SiC2复合涂层的组织和摩擦学性能

为改善Ti6Al4V合金的摩擦学性能,分别用纯Co、Co-2%Ti₃SiC₂、Co-5%Ti₃SiC₂、Co-8%Ti₃SiC₂混合粉末为原料,在Ti6Al4V合金表面激光熔覆制备复合涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)以及摩擦磨损试验机分析物相组成、显微组织结构以及在常温下的摩擦学性能。结果表明:所有复合涂层与基体结合良好,伴有少部分微孔。纯Co涂层的主要物相为γ-Co、CoTi、CoTi₂等,而Co-Ti₃SiC₂涂层物相包括γ-Co、CoTi、CoTi₂、TiC、Ti₅Si₃和残留的Ti₃SiC₂。涂层的硬度相对基体提高了1.90~2.15倍,而耐磨性能相应提高了3.02~5.44倍。     

送粉激光熔覆合成制备WC/Ni硬质合金涂层及其耐磨性

借助同轴送粉法将W／C／Ni元素混合粉末送入熔池，利用激光熔池中热力学和动力学条件，在优化材料威分和激光熔覆工艺参数条件下可以直接反应合成出WC颗粒，形成以WC／Ni为主的复合涂层。熔覆层中含有WC，CW3，α-W2C，W2C，Fe6W6，C,FeW3C，W3O，C等相。添加2wt％的Cr3C2可以细化涂层中的WC颗粒尺寸，颗粒平均尺寸为4～6μm，硬度值为85HRA左右。激光合成制备的WC／Ni硬质合金涂层的耐磨性尚不及YG8硬质合金的耐磨性，但比渗氮处理试块的耐磨性提高了7．9倍。激光直接合成硬质合金涂层的成本低，可在零件能任何部位原位合成，形状尺寸不受限制。     

Ti6Al4V合金激光熔覆Co-Cu/Ti3SiC2复合涂层组织与摩擦学性能∗

为突破 Ti6Al4V 合金在关键运动零部件的应用限制,提高其耐磨减摩性能并延长稳定服役周期,采用激光熔覆技术成功在其表面制备 Co-5%Ti ₃ SiC₂ 、Co-5%Ti ₃ SiC₂ -10%Cu、Co-5%Ti ₃ SiC₂ -20%Cu (wt. %) 三种配比的复合涂层,系统分析三种复合涂层的微观组织、物相、显微硬度以及室温和 600 ℃ 下的摩擦学性能和磨损机理。 研究发现:Co-5%Ti 3 SiC2 涂层主要由γ-Co 固溶体、润滑相 Ti ₃ SiC₂ 、硬质相 TiC 和金属间化合物 CoTi _x 构成,含 Cu 涂层出现新物相 Cu 及 CuTi _x。 性能上,复合涂层的显微硬度均得到大幅提高,达到 Ti6Al4V 基体(370 HV_{0. 5} )的 2. 1 ~ 2. 4 倍。 室温下,Co-5%Ti ₃ SiC₂ -10%Cu 涂层表现出最好的减摩性能,摩擦因数降低了 68. 7%;而在 600 ℃ 下,复合涂层发生严重氧化,形成氧化膜使磨损率降低,其中 Co-5%Ti ₃ SiC₂-20%Cu 涂层磨损率为 2. 5×10^-7 mm ³ / N·m,表现出最好的耐磨性。 探索了一类新的耐磨减摩涂层体系,表现出良好的提升效果,并揭示了 MAX 相与传统软金属之间的协同润滑过程。     

Ti6Al4V合金激光熔覆Ni基自润滑涂层的组织和性能

利用光纤激光器在Ti6Al4V合金基体表面制备了Ni25为基体和Ni包MoS2为润滑剂的Ni基自润滑涂层,通过FESEM、XRD、硬度测试仪和摩擦磨损试验机研究了熔覆层的显微组织、物相组成和摩擦性能.结果表明,熔覆层表面主要以\"花瓣\"状组织以及少量的树枝晶组成,界面处的组织主要是以树枝晶为主,还有少量的等轴晶粒.熔覆层...     

液氮辅助冷却激光熔覆Al基非晶涂层的组织与耐蚀性

采用激光熔覆加液氮辅助冷却技术在S355海洋钢表面制备Al基非晶涂层,运用SEM、XRD、电化学工作站等技术分析了涂层腐蚀前后表界面形貌及物相组成,研究了液氮辅助冷却对涂层性能的影响以及涂层在5%NaCl溶液中浸泡10、20、40和80 d后的腐蚀性能。结果表明:经过液氮辅助冷却后涂层中存在少量的非晶AlFeNi相;涂层与基体形成了良好的冶金结合;表面组织细小,增强相TiC均匀弥散分布,且裂纹气孔较少。涂层表面显微硬度增加15%;残余应力与自然冷却时基本持平,均为拉应力;其耐蚀性也得到了显著提升。     

Structural characteristics and high-temperature tribological behaviors of laser cladded NiCoCrAlY–B4C composite coatings on Ti6Al4V alloy

In order to improve the hardness and tribological performance of Ti6Al4V alloy, NiCoCrAlY–B₄C composite coatings with B₄C of 5%, 10% and 15% (mass fraction) were fabricated on its surface by laser cladding (LC). The morphologies, chemical compositions and phases of obtained coatings were analyzed using scanning electronic microscope (SEM), energy dispersive spectrometer (EDS), and X-ray diffraction (XRD), respectively. The effects of B₄C mass fraction on the coefficient of friction (COF) and wear rate of NiCoCrAlY–B₄C coatings were investigated using a ball-on-disc wear tester. The results show that the NiCoCrAlY–B₄C coatings with different B₄C mass fractions are mainly composed of NiTi, NiTi₂, α-Ti, CoO, AlB₂, TiC, TiB and TiB₂ phases. The COFs and wear rates of NiCoCrAlY–B₄C coatings decrease with the increase of B₄C content, which are contributed to the improvement of coating hardness by the B₄C addition. The wear mechanisms of NiCoCrAlY–B₄C coatings are changed from adhesive wear and oxidation wear to fatigue wear with the increase of B₄C content.     

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。     

Ti6Al4V合金表面激光熔覆功能复合涂层研究进展

Ti6Al4V合金表面激光熔覆功能复合涂层能显著提高合金的摩擦磨损、高温抗氧化性能。本文在总结和评述Ti6Al4V合金表面激光熔覆功能复合涂层材料体系及性能的基础上,提出了该工艺存在的不足及解决途径,并对其发展进行了展望。     

Ti6Al4V表面激光熔覆NiCrBSi+B4C涂层的组织结构

选用NiCrBSi及2％民C混粉在Ti6Al4V合金表面进行激光熔覆处理,使基体中的Ti和B4C发生化学反应原位生成TiC、TiB2硬质增强相,制备出TiC与TiB2等增强相增强钛基复合材料涂层。综合运用XRD、SEM、EPMA和TEM等分析手段研究了优化熔覆工艺条件下的NiCrBSi＋B4C激光熔覆层的组织结构与相组成,并对复合涂层进行了硬度测试,结果表明：NiCrBSi＋2％B4C熔覆层的微观组织是在γ—Ni和Ni3Ti＋Ni3B共晶的基体上均匀分布着TiB2、TiC、CrB等相的多元组织,激光熔覆层的硬度比Ti6Al4V基体硬度提高到3～4倍。     

Ag离子注入Ti6Al4V合金抗Hank’s溶液腐蚀性能研究

采用注入不同剂量5×1016, 1×1017, 5×1017和9×1017ions/cm2,加速电压30 kV对Ti6Al4V合金进行Ag离子注入表面改性。使用动电位极化曲线研究Ag离子注入前后Ti6Al4V合金抗Hank’s溶液腐蚀性能,利用小角掠射X射线衍射技术研究Ag离子注入前后Ti6Al4V合金表面物相组成,用X射线光电子能谱技术分析离子注入合金表面和腐蚀样品表面元素存在的化合态。结果表明,Ag离子注入提高了合金抗Hank’s溶液腐蚀性能,腐蚀电流密度随Ag离子注入剂量的增加稍有变化。离子注入Ti6Al4V合金表面的氧化物腐蚀阻挡层、离子注入表面合金层和表面生成的Ag和TiAg有利于合金抗Hank’s溶液腐蚀性能的改善     

可控多孔结构生物活性钛的制备及其体外细胞培养

采用电子束熔化（EBM）成形工艺,制造具有可控多孔结构的Ti6Al4V植入体,分析测试其微观孔隙结构特征、孔隙率以及力学性能。扫描电镜观测结果表明,所制备的钛合金植入体孔隙结构特征与设计结构相符合,证明EBM技术能够实现钛合金植入体孔隙结构的控制;测得多孔植入体的孔隙率为60.1%,相应的抗压强度为163 MPa,弹性模量为14 GPa,与人体骨组织弹性模量相近。利用改进的碱热处理方法进行表面改性,并浸泡在模拟体液中以诱导磷灰石的形成。体外细胞培养试验结果表明,培养7 d后成骨细胞在改性的试件表面大量粘附、生长、增殖     

Na2SiO3电解液体系下正负向电压对Ti6Al4V合金微弧氧化膜层特性的影响

采用Na2SiO3电解液体系,在不同的正、负向电压条件下对Ti6Al4V合金进行微弧氧化.利用测厚仪、SEM、XRD等手段分析微弧氧化膜厚度、表面形貌、相组成,研究正、负向电压对氧化膜层特性的影响规律.试验结果表明,负向电压恒定在80V时,随着正向电压由350V增加到400V,氧化膜厚度由48μm增加至94μm;固定正向电压为380V,负向电压由50V增加至90V,氧化膜厚度先增加,后减小;正、负向在380V/80V时获得的氧化膜致密且与基体结合良好;正向电压增加,有利于得到更多的锐钛矿相TiO2;增加负向电压,有利于得到更多的金红石相TiO2.     

电弧喷涂Ti6Al4V涂层组织与耐磨损性能

采用ZPGD-400型电弧喷涂机在Q235钢基体上喷涂Ti6Al4V涂层,并借助扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计及滑动磨损试验机对喷涂涂层的显微组织、结合状态、硬度以及磨损表面进行分析.结果表明,Ti6Al4V涂层组织呈典型的层状特征,孔隙少,涂层与基体结合紧密,涂层平均显微硬度1013 HV0.2其耐磨损性能为Q235钢的20倍,磨损机制主要为剥层磨损和粘着磨损.