钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的研究进展

针对钛合金在实际应用过程中存在硬度低、耐磨性差、高温易氧化以及生物活性低等问题,国内外学者利用陶瓷材料较高的硬度、优异的耐磨性和高温抗氧化性能的特点,以及激光熔覆技术可以实现涂层与基材的冶金结合,较高的冷却速率使涂层内部晶粒得到细化的优势,开展了钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的广泛研究。首先简要概括了钛合金表面激光熔覆陶瓷材料的特点,介绍了在激光熔覆过程中常见的陶瓷材料以及所具备的特殊性能。从陶瓷涂层制备方式和陶瓷材料体现的功能两个方面,综述了国内外的研究特点、现状和进展。对比分析了激光制备纯陶瓷涂层、激光制备陶瓷与金属合金复合涂层、激光原位合成陶瓷复合涂层、激光制备陶瓷梯度涂层的优缺点。介绍了在钛合金表面激光熔覆耐磨涂层、高温抗氧化涂层、耐蚀涂层和生物涂层的进展,分析了陶瓷材料在提高相关性能时所发挥的作用。最后针对钛合金表面激光熔覆陶瓷材料存在的问题,对钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层未来的发展趋势进行了讨论与展望。     

B、Si元素对激光熔覆Fe-Cr-Mo-B-Si非晶涂层的非晶形成能力及其摩擦学机理的影响

目的探究不同配比的B、Si元素对铁基非晶涂层非晶形成能力的影响,确定B、Si元素的最佳配比。方法通过对B、Si元素配比进行优化,采用激光熔覆技术制备组织均匀、性能优良的铁基非晶涂层,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪、显微硬度计、纳米压痕仪与摩擦试验机对涂层的结构物相、微观形貌、力学性能及其摩擦学性能进行分析测试,研究B、Si元素对铁基非晶涂层组织结构与摩擦学性能的影响。结果 B、Si元素的原子数分数均达到10%时,涂层的非晶含量最高,由不含B、Si元素时的15%提升至47%,涂层由非晶相、铁基固溶体和铁铬钼的金属间化合物组成。涂层厚度在400μm左右,显微维氏硬度达到1400HV0.2。在往复摩擦条件下,涂层的摩擦系数稳定在0.45,磨损率为2.28×10–6 mm3/(N·m),耐磨性能优良。结论在激光熔覆Fe Cr MoBSi非晶涂层时,当B、Si元素的原子数分数均为10%时,B、Si小原子尺寸元素可以阻碍铁基非晶涂层中FeCrMo金属间化合物的形成,有效提高其非晶形成能力,进一步提高涂层的硬度和摩擦学性能。