在优化工艺参数下,对TA2钛合金分别进行激光表面碳元素合金化,激光表面气体氮化,激光表面重熔和整体淬火处理。采用XRD,SEM和OM对试样组织结构进行表征,HVS-1000型显微硬度计和UMT-2MT型磨损试验机对显微硬度和摩擦系数进行测试。 激光表面碳元素合金化在工业纯钛TA2基体上成功制得TiC/Ti复合相涂层,涂层具有较高的硬度和良好的耐磨损性能。SEM结合XRD分析结果表明:合金化层中TiC组织具有发达树枝状、胞枝状、十字花瓣状和球状等形貌。不同形貌TiC显微硬度的测试表明:球状组织显微硬度最高,为475Hv;发达树枝状组织为450Hv;十字花瓣状为420Hv;胞枝状组织最低,为380Hv。TiC形成机理可分为扩散、反应和析出三个步骤。TiC枝晶形貌与冷却速率关系研究结果表明:随冷却速率的增加,TiC枝晶形貌由十字花瓣状转为发达树枝状。 激光气体氮化在基体上成功制得表面呈金黄色的氮化层。SEM结合XRD分析表明,氮化层主要由TiN和α′-Ti组成,不含Ti₂N相。显微硬度测试表明:氮化层具有较高的显微硬度,为500Hv。氮化层主要通过氮气向液钛中扩散,在随后的快速凝固过程中以δ-TiN_x形式析出形成。 激光表面重熔和淬火处理快速冷却组织均发生马氏体相变,获得α′-Ti组织。激光表面重熔层表层生成厚度约为3μm厚的TiN薄层。显微硬度测试表明:淬火处理使退火态TA2硬度仅提高约1/4,而激光表面重熔却使硬度提高1倍。激光表面重熔可有效的改善基体的耐磨性。