【摘 要】
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钛合金具有比强度高,耐蚀性好的特点,被广泛应用在太空飞船、飞机以及轮船的机身上,但钛合金硬度低,耐磨性差等缺陷严重影响了钛合金的使用寿命,限制了钛合金的应用与发展。激光熔
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钛合金具有比强度高,耐蚀性好的特点,被广泛应用在太空飞船、飞机以及轮船的机身上,但钛合金硬度低,耐磨性差等缺陷严重影响了钛合金的使用寿命,限制了钛合金的应用与发展。激光熔覆技术能够显著提高钛合金表面性能,是钛合金表面改性技术的重要研究方向之一。 本文通过添加不同比例的BN+TC4+Ni粉末,在Ti-6Al-4V基体表面制备耐磨复合涂层,研究了工艺参数对熔覆层成形、组织的影响,并探讨不同粉末配比和脉冲频率对熔覆层成形、组织和性能的影响。通过使用X射线衍射分析仪、扫描电镜以及能谱仪等分析手段,分析熔覆层的物相组成、微观形貌与显微组织。采用维氏硬度计、高温磨损试验机、往复磨损试验机等仪器,研究不同工艺参数和粉末配比下熔覆层的显微硬度和磨损性能。 试验结果表明,熔覆层与基体呈现冶金结合,无明显组织缺陷。熔覆层内主要增强相为TiN。随着BN添加量由10wt.%增大至25wt.%,熔覆层中TiN生成量增多,显微硬度和磨损性能明显提高。当BN添加量超过30wt.%后,熔覆层出现明显裂纹,磨损性能下降。熔覆层的摩擦系数随着BN添加比例的增大而减小,且均小于基体的摩擦系数。 高温磨损试样中,熔覆层磨损性能提升主要原因是硬质增强相阻碍了裂纹的产生与发展,熔覆层的层状脱落减轻。大载荷下,熔覆层磨损性能提升主要是硬质增强相的支撑阻碍了磨球的压入,表面犁沟明显变浅。 脉冲模式下,激光对熔池有较明显的搅拌作用。熔覆层组织均匀,增强相颗粒细化且弥散分布,增强相的生成量增加。脉冲频率越大,对熔覆层搅拌作用越明显,熔覆层显微硬度越高,耐磨性越强。当温度为25℃、载荷为5N时,熔覆层的耐磨性为基体的6倍。
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