激光原位制备硼化钛与镍钛合金增强钛基复合涂层

以不同配比的Ni粉末和TiB2粉末混合物为预置层,利用激光原位技术在钛合金表面制备了bcc结构的NiTi合金、TiB短纤维与TiB2颗粒增强钛基复合涂层.运用XRD,SEM与EPMA等实验手段,对合成的钛基复合涂层进行测试分析.结果表明,随着激光功率密度与Ni粉末添加量的增加,涂层表面成型质量得到改善;然而随着Ni添加量的提高,涂层中出现了NiTi2新相,且TiB短纤维变得粗大;通过热力学计算可知,反应驱动力大小顺序为Ni3TiNiTi2NiTiTiB,并结合涂层中相种类及含量的变化规律,探讨了不同元素反应间的竞争机制.     

钛合金表面激光熔覆原位生成TiC增强复合涂层

利用Cr3C2和TiC生成自由能和稳定性的差异,通过激光熔化法在Ti6Al4V表面制备TiC颗粒增强钛基复合材料涂层,结果表明：选择合适的激光处理工艺,可使Cr3C2和Ti合金粉末通过原位结晶置换反应生成TiC/Ti复合材料熔覆层。亚微米级的TiC颗粒均匀地分布于复合材料的基体中,复合材料的基体组织随合金粉末的成分不同而改变。     

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。     

钒、钛对激光熔覆铁基原位生成颗粒增强复合涂层组织的影响

研究了加钒与复合添加钒、钛时激光熔覆制备的铁基原位生成颗粒增强复合涂层的组织特点。研究表明，在FeCSiB激光熔覆粉末中单独添加钒和复合添加钒、钛均能获得平均显微硬度为(900～1050)HV0．2、且成形良好的熔覆层，熔覆层中原位生成的硬质颗粒面积分数随冷却速度的降低而提高。单独添加钒的熔覆层中增强颗粒分布与熔覆层显微硬度对冷却速度更为敏感。在相同冷却条件下，复合添加钒、钛的熔覆层中的增强颗粒的尺寸和面积分数以及先共晶奥氏体的数量显著高于单独添加钒的熔覆层，而其平均显微硬度比单独加钒的熔覆层略有下降。     

激光熔覆原位自生WxC颗粒增强镍基复合涂层

以Ni25、WO3、Al、石墨混合粉体为预制合金材料,采用YAG固体激光器进行激光熔覆处理,在45钢表面原位合成了WxC颗粒增强镍基复合涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪（EDS）、X射线衍射（XRD）对涂层显微组织、相组成以及硬质颗粒的分布进行了观察、分析。结果表明,在高能激光辐照下,可以获得WC、W2C、W3C、Cr7C3弥散分布的多元硬质相增强的镍基复合涂层。WxC颗粒尺寸小于200 nm。涂层组织致密、无裂纹和孔洞等缺陷,与基体间有良好的冶金结合。涂层的显微硬度最高可达900 HV0.2,为45钢基体的4.5倍。     

原位生成VC颗粒增强镍基涂层的热力学分析

利用激光熔覆技术,原位生成VC颗粒增强镍基涂层,用X射线衍射仪对涂层相结构进行分析,应用热力学原理对原位生成VC的热力学过程进行分析。结果表明,VC在约1000 K温度下能够原位生成;原位生成VC颗粒增强相在热力学上是可行的。     

激光原位制备复合碳化物颗粒增强铁基复合涂层及其耐磨性的研究

通过在高碳当量铁基熔覆粉末中复合添加多种强碳化物形成元素,激光原位制备的颗粒增强铁基复合材料涂层具有颗粒析出密度大、尺寸分布均匀的优点.通过在铁基熔覆粉末中单独添加Ti,复合添加Ti+Zr以及Ti+Zr+WC的方式,运用激光熔覆技术在中碳钢表面制备了颗粒增强铁基复合涂层.用X射线衍射仪、扫描电镜和透射镜等手段研究了涂层的显微组织、颗粒相结构及颗粒相与熔覆层基体相之间的界面.通过环块磨损实验,对比渗碳淬火工艺研究了颗粒增强涂层的耐磨性能,并对磨损机制进行了讨论.结果表明,涂层微观结构是典型的亚共晶介稳组织,原位合成的颗粒是一种复合碳化物,界面处结合牢固.激光原位制备复合碳化物颗粒增强铁基复合涂层具有优异的耐磨性能.     

Ni添加对TiB_2/TiB钛基复合涂层组织与力学性能的影响

以TiB2粉末和Ni+TiB2粉末混合物分别作为预置层,采用激光原位技术在钛合金表面制备出2类复合涂层.运用XRD,SEM,EPMA与硬度计等实验手段,对合成的复合涂层进行测试分析.结果表明,Ni添加之前,可获得TiB2颗粒与TiB短纤维增强钛基复合涂层,但涂层表面成型质量较差.Ni添加之后,既可改善涂层的表面成型质量,又可生成bcc结构的NiTi合金填充在TiB2颗粒与TiB短纤维周围.Ni的添加还可使TiB2颗粒得以细化,且涂层中出现了b-Ti基.Ni的添加使涂层的显微硬度值降低,但涂层的断裂韧性得以提高.钛基复合涂层主要通过颗粒脱粘与短纤维断裂偏移方式使裂纹发生偏转来提高涂层的断裂韧性.     

激光熔覆钛基复合涂层中原位自生TiC的形态特征与生长机制

为研究激光熔覆过程中原位自生TiC的生长机制,使用扫描电子显微镜对TC4+10%Cr3C2混合粉末CO2激光熔覆涂层中原位自生TiC的分布与形态特征进行了观察.结果表明,涂层中TiC主要以枝晶、颗粒丛和平均尺寸在0.5 μm左右的密集小颗粒3种形态出现,并表现出了"枝晶(表面附近)→颗粒丛(涂层中部)→密集小颗粒(结合界面附近)"的分布特点.涂层中的枝晶具有块状颗粒线性排列的特征,多呈十字状,二次晶臂间表现出较一致的取向;颗粒丛形貌中不同TiC颗粒间取向杂乱,表现为随机粘结,无明显取向;结合界面附近的密集TiC小颗粒多呈随机分布,表面光滑近球状,无明显的棱角.分析表明,涂层中不同形态的TiC分布主要取决于对应位置的过冷度和冷却速度.大的过冷度能够显著增加形核密度,而过高的冷却速度将导致TiC晶体长大不充分.涂层中原位自生TiC所表现出的上述分布与形态特征为TiC晶体自身的晶体学特点和液固前沿的温度、浓度梯度等因素共同作用的结果.     

激光原位制备颗粒增强铁基复合涂层中碳化物相的形貌分析

通过Zr+Ti,Ti+WC以及Zr+Ti+WC的复合添加,运用激光熔覆技术在中碳钢表面原位合成了颗粒增强铁基复合材料涂层,研究了复合碳化物颗粒相的形貌特征.结果表明,当Zr+Ti复合添加时,颗粒相具有包覆结构;当Ti+WC复合添加时,颗粒相易长大成花瓣状,具有层状结构;当Zr+Ti+WC复合添加时,若WC含量较低,颗粒相具有不规则多边形特征,随着WC含量的增加,颗粒相逐渐长大成花瓣状甚至粗大的树枝晶状.通过热力学计算,对复合碳化物的形成过程进行了讨论.     

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。     

钛合金表面激光熔覆镍基涂层质量分析

通过在钛合金表面激光熔覆镍基涂层,探讨了扫描速度对熔覆层宏观形貌的影响,激光能量密度对熔覆层微观组织的影响,WS2添加量对熔覆层宏观形貌、成型质量、组织均匀性和显微硬度的影响。结果表明:随扫描速度的提高,钛合金表面激光熔覆层的宽度、高度和基底熔深均减小。随熔覆材料中WS2含量的增加,熔覆层形貌从凸起型过渡为凹陷型,且粉末利用率降低;熔覆层裂纹和气孔等缺陷变多;微观组织均匀性变差。添加WS2的熔覆层显微硬度低于Ni60熔覆层。     

激光熔覆原位自生TiC颗粒增强Ni基复合涂层的组织与性能

采用激光熔覆技术在H13钢表面制备出原位自生TiC颗粒增强Ni基复合涂层,利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对熔覆层组织、成分和物相进行了分析,并测试了熔覆层显微硬度和耐磨性能.结果表明,激光熔覆层与基体呈良好的冶金结合,涂层中无裂纹、气孔等缺陷.涂层组织由γ-Ni、Cr7C3和TiC等相组成,原位自生TiC颗粒多呈菱形,尺寸在1～3μm之间,涂层显微硬度(800～1000 HV0.2)明显高于基体的显微硬度(300 HV0.2).激光熔覆层中存在颗粒强化和细晶强化等多种强化作用,显著提高了H13钢的耐磨性能.     

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。     

钛合金表面等离子弧熔覆原位自生镍基耐磨涂层的制备及微观结构表征

目的 在钛合金表面制备陶瓷相增强复合耐磨涂层。方法 采用等离子弧熔覆技术,在Ti6Al4V钛合金表面制备了原位自生TiB2、TiC、CrB陶瓷相增强镍基耐磨涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪检测了涂层的物相组成、组织组织以及微区化学成分,采用显微硬度计测试了涂层的硬度。结果 涂层靠近熔合线区域由Ni-Ti树枝晶及枝晶间的共晶组成,在涂层的中上部,大量原位增强相分布于镍基固溶体基体之中。在熔覆过程中,钛合金基材中的Ti元素同熔覆粉末中的B、C元素发生原位冶金反应形成TiB2、TiC增强相,CrB增强相为Ni基熔覆粉末中Cr、B元素反应形成,增强相的形态由各自的晶体结构及熔池凝固热力学与动力学条件决定。涂层的显微硬度得到显著提高,最高达1037HV0.2。结论 采用等离子弧熔覆技术,利用熔池内Ni-Cr-Ti-B-C合金体系的原位冶金反应,可以在钛合金表面制备原位自生TiB2、TiC、CrB增强镍基复合耐磨涂层。同Ti6Al4V基材相比,由于涂层具有大量增强相分布于镍基固溶体的组织特征,其显微硬度得到了显著提高。     

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。     

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．     

TC4钛合金表面激光熔覆含La_2O_3的F101镍基涂层

以F101镍基自熔性合金粉末和含氧化镧(2%,质量分数)的F101镍基自熔性合金粉末为原料,在合适的激光熔覆参数下,在TC4钛合金表面制备了F101镍基合金涂层及F101+2%La_2O_3镍基合金涂层,对比分析了2种涂层的宏观形貌、相组成、微观组织、显微硬度及与YG6在干摩擦磨损条件下摩擦磨损性能。结果表明:稀土La2O3的添加有效提高了F101镍基合金粉末对激光辐照能量的吸收率;涂层形成更多富Ti物相,组织更加均匀致密;虽然基材元素扩散到涂层中一定程度上降低了涂层的硬度和耐磨性,但与TC4钛合金相比,涂层仍具有较低的摩擦系数(0.41 vs 0.45)和较高的耐磨性(TC4的2.89倍)。     

铝合金表面激光熔覆原位自生TiB颗粒增强耐磨涂层的研究

在铝合金LY12表面激光表面熔覆原位自生TiB颗粒增强耐磨涂层。采用SEM、TEM和XRD对涂层的显微组织和物相组成进行观察分析。激光熔覆Al-Ti—Fe-B复合涂层相组成为α-Al，TiB，Al3Ti以及Al3Fe。熔覆涂层的显微硬度随着涂层中TiB含量的增加而明显增加，涂层最高硬度可达900HV0．2。磨损试验结果显示，熔覆涂层的磨损失重随TiB含量的增加而减少。通过对试样的磨损形貌观察，对比分析了涂层与基体铝合金的磨损机理。     

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.