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。     

TC4合金表面激光熔覆B4C及B4C＋Ti粉末涂层的微观组织

利用XRD，SEM和EDS分析手段对B4C和B4C＋10％Ti（质量分数，下同）激光熔覆层的微观组织进行了分析。结果表明，TC4合金表面B4C与B4C＋10％Ti激光熔覆层的组成相基本相同，均由TiC1-x，TiB，TiB2和Ti相组成，说明在TC4合金表面熔覆过程中有一部分Ti进入熔覆层并与B4C发生化学反应原位生成了TiB，TiB2和TiC1-x相。TiC1-x相以树枝状相形式存在，TiB2相以粗大须状相形式存在，TiB相以细小须状相形式存在。熔覆层与基底结合良好，没有发现裂纹与孔洞。基底热影响区呈淬火组织形貌，为典型的针状马氏体组织特征。与B4C激光熔覆层相比，B4C＋10％Ti激光熔覆层的组织细小，TiB相含量增多，TiB2相含量减少。     

Characterization of In-situ Titanium Matrix Composites Prepared by Laser Melting Deposition

Preliminary characterization of microstructure and mechanical properties of (TiB+TiC)/TC4 and TiC/Ti60 in-situ titanium matrix composites prepared by laser melting deposition is reported in this paper. The results indicate that in-situ reaction occurred during laser melting deposition of coaxially fed mixed powders from TC4 and B4C with formation of form TiB and TiC reinforcement. For TiC/Ti60 composites, there are some un-melted TiC particles and re-solidified TiC particles appeared as discontinuous chain-...     

激光熔覆原位合成TiC/Al陶瓷基复合涂层增强Ti6Al4V研究

采用Ti-C-Al体系激光点火自蔓延合成TiC/Al材料的同时,在Ti6Al4V钛合金表面形成均匀厚度的涂层。实验所用设备为2kWNd:YAG脉冲固体激光器;原料中钛碳原子比1:1,铝含量范围10%~40%(质量分数)。原料中的铝含量对原位合成的TiC颗粒形态和大小影响较大,通过实验确定了原料中合适的铝含量。利用扫描电镜对涂层与基体结合界面微观结构进行表征,测试涂层的显微硬度和耐磨性。结果表明,涂层和基体有良好的冶金结合;TiC颗粒在涂层表面处主要以树枝晶状存在,而在涂层与基体连接处主要为近球状晶粒;涂层显微硬度可达到8000MPa(HV0.5),约为基材的2~3倍。     

Formation of surface layer based on Al3Ti on aluminum by laser cladding and its compatibility with ceramics

Intermetallic compound Al₃Ti or intermetallic compound matrix composite (IMC) surface layers were formed on Al surface by laser cladding. To form sound IMC surface layers, laser conditions must be controlled to suppress the melting of base metal. With increasing the volume fraction of ceramics in the IMC layer, it needed higher laser power to obtain IMC layer although the control of laser conditions became easier. During laser cladding, TiB₂ melted by laser irradiation and then homogeneously precipitated as fine particles at a cooling stage. On the contrary, TiC and SiC hardly melted and were dispersed in Al₃Ti matrix. SiC reacted with Ti to form titanium-silicide or TiC, which made the composition of matrix richer in Al than Al₃Ti and caused degradation of the wear property. IMC surface layer improved the wear property of Al substrate. The particle size as well as volume fraction of dispersoid ceramics affected the wear property.     

AA6063铝合金表面激光熔覆TiC/Al_3 Ti复合材料涂层

将Al、Ti和TiC 粉末预涂在AA6063铝合金表面,采用激光熔覆法制备了TiC/Al_3Ti复合材料涂层,分析了激光熔覆层的显微组织和硬度分布.结果表明,采用合适的激光工艺可获得无裂纹和孔洞且表面平整的熔覆层.熔覆层由枝晶状Al_3Ti、枝晶间α-Al和均匀分布的TiC颗粒组成,TiC颗粒在激光辐照过程中未发生熔解,熔覆层与基材的界面结合良好.随与熔覆层表面距离的增加,Al_3Ti枝晶的尺寸变大,α-Al的含量减少.激光熔覆层的硬度可达700 HV0.2,显著改善了AA6063铝合金的表面硬度.     

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。     

Microstructure and Tribological Properties of In-situ Synthesized TiB2- TiC/Ni Based Composite Coating by Laser Cladding

TITANIUM ALLOYS are structural materials widelyused in the aerospace,aeronautic and automobileindustries owing to low density,high specific strengthand good corrosion resistance.However,high frictioncoefficient and poor wear resistance limit theirapplication in friction components.The laser clad ceramic particle reinforced compositecoatings will remarkably improve wear resistance ofmaterial surface[1"31.The ceramic particles can beobtained by means of"adding"and in-situ synthesizedby chem…     

Fabrication of multiple carbide particles reinforced Fe-based surface hardfacing layer produced by gas tungsten arc welding process

In this paper, a multiple carbide particle reinforced Fe-based surface coating has been in situ synthesized by gas tungsten arc welding (GTAW) melting a precursor mixture of graphite, ferrotitanium (Fe-Ti) and ferrovanadium (Fe-V) alloy powders on AISI 1020 steel substrate. The microstructure and wear properties of the Fe-based surface hardfacing layers were investigated by means of a scanning electron microanalysis (SEM), X-ray diffractometer (XRD) and wear tester. The results showed that (Ti,V)C multiple carbide particle and TiC carbide particle can be synthesized via reaction of Fe-Ti, Fe-V and graphite during GTAW melting process. The selection area diffraction pattern (SADP) analysis indicated that (Ti,V)C crystallizes with the cubic structure, which indicates that (Ti,V)C carbides were multiple carbides with V dissolved in the TiC structure. The Fe-based surface hardfacing layer reinforced by multiple carbides gave an excellent wear resistance and appeared a mild wear with fine scratches.     

复合电极-混粉电火花加工Ti-6Al-4V钛合金的研究

目的采用混粉电火花加工技术,使用超声电沉积制备的Cu-Si C复合电极加工TC4钛合金,在工作液中混入碳粉进行表面改性,以获取性能优异的加工表面。方法利用Cu-Si C复合电极和Cu电极对TC4钛合金进行成型加工。用扫描电子显微镜(SEM)观察加工后工件的表面形貌和熔凝层断面形貌,并用TR200粗糙度仪测量其表面不同位置的粗糙度值。用硬度仪测量工件熔凝层的显微硬度,用X射线衍射仪对材料强化层进行物相分析。并对电极损耗进行对比分析。结果 Cu电极加工的TC4钛合金表面凹坑深且面积大,熔凝层疏松,粘合性较差。Cu-Si C复合电极加工的TC4钛合金表面放电痕迹大,深度统一,电蚀产物少,熔凝层致密好。利用X射线衍射仪、硬度测量仪和粗糙度仪对试样测量分析显示,Cu-Si C复合电极加工后,表面生成的Ti C峰相高,耐磨性好,表层显微硬度较大,约为基体的6倍,表面平均粗糙度值Ra=2.825μm。复合电极损耗比铜电极损耗降低了18%。结论两种电极加工后,TC4钛合金表面均得到改善,且使用超声电沉积Cu-Si C复合电极加工后的表面质量更好。     

氩弧熔敷原位合成TiC-TiB2/Ti基复合涂层组织及性能分析

利用氩弧熔敷技术,在TC4合金表面原位合成了TiC-TiB₂增强镍基复合材料涂层,利用SEM和XRD等方法分析了涂层的显微组织并测试了涂层的显微硬度.结果表明,熔敷组织主要由TiC,TiB₂和Ti(Ni,Cr)组成,TiB₂主要以棒状形式存在;在所形成的TiC-TiB₂/Ti复合材料层中,TiC和TiB₂颗粒分布均匀且尺寸细小;熔敷涂层由表及里组织不同;熔敷层与基体呈冶金结合,无气孔、裂纹等缺陷;涂层的显微硬度达到13.8 GPa,较基体提高了4.5倍.     

铝合金表面多层复合纳米碳管/钛的激光合金化

在铝合金表面使用真空镀的方法形成CNT8／Ti／AL／…多层复合，经激光合金化形成复合涂层。利用X射线衍射、扫描电镜对复合层相构成及微观组织进行了分析。结果表明，复合层中存在着TiC颗粒和碳纳米管CNTs；CNTs仍保留其原有的管状结构，且在复合层中相互缠绕呈网状均匀弥散分布；反应原位合成的TiC颗粒尺寸均匀细小，附着于CNTs上从而改善了CNTs与基体之间的结合性能；复合涂层已合金化，与基体的界面为冶金结合。     

TiC增强钛基复合材料激光熔覆层显微组织及形成机理

在Ti-6A1-4V（质量分数，下同）合金表面进行了Ti＋TiC激光熔覆试验研究。利用SEM对熔覆层的显微组织进行了分析，提出了一个激光熔覆层显微组织演化过程模型，对显微组织的形貌特征和形成机理进行了解释。从复合材料的制备过程、质量、工艺性、制造成本和增强效果等多个方面，对激光熔覆Ti＋TiC复合粉末制备钛基复合材料的方法进行了分析。结果表明：采用激光熔覆Ti＋TiC复合粉末制备TiC／Ti复合材料是一种可行的方法。     

Ti811合金表面TC4激光熔覆层微观组织及性能

按照CFM56系列发动机维修手册的建议,在Ti811合金表面采用同步送粉激光熔覆技术,以TC4合金粉末为原料,制备出均匀致密、无气孔和裂纹等缺陷的激光熔覆层. 分析涂层的宏观形貌、微观组织结构和组织相变过程,测试涂层的显微硬度和摩擦磨损性能. 结果表明,扫描电镜下涂层微观组织呈现魏氏体结构特征,涂层显微硬度相比基材有所提高,主要原因是涂层中的针状马氏体α'有一定的强化作用;涂层中弥散分布的纳米颗粒Ti₃Al的沉淀强化和弥散强化等作用也在一定程度上提高了涂层的显微硬度;熔覆层的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损的复合磨损机制.     

TC4合金表面氩弧熔覆TiCp/Ti基复合涂层组织及耐磨性

利用氩弧熔覆技术在TC4合金表面制备出TiC增强的Ti基复合涂层。利用SEM、XRD和EDS分析了熔覆涂层的显微组织;利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度;利用摩擦磨损试验机测试了涂层在室温干滑动磨损条件下的耐磨性能。结果表明:氩弧熔覆涂层组织均匀致密,熔覆层与基体呈冶金结合,涂层中有大量的TiC树枝晶和条块状TiC颗粒;复合涂层明显改善了TC4合金的表面硬度,HV平均硬度可达9GPa;复合涂层室温干滑动磨损机制为磨粒磨损和轻微粘着磨损。     

激光熔覆原位合成TiC/Ti复合材料试验研究

利用激光熔覆技术，在工业纯钛表面原位合成了TiC／Ti复合材料。结果表明：选择不同的激光熔覆工艺参数，可使碳粉和Ti粉通过原位合成反应在钛表面生成TiC／Ti复合材料熔覆层；激光功率和扫描速率是影响熔覆层质量的主要因素：激光功率越大，形成的增强相颗粒尺寸越大，相应合金元素氧化也越严重；扫描速率越大，Ti与C的作用时间变短，增强相颗粒尺寸越细小，且增强相所占的体积分数也相应减少。用XRD、DES和SEM证明了TiC颗粒的存在，同时发现颗粒分布具有一定的均匀性，原位生成的TiC颗粒主要以等轴状和块状两种形态存在。     

TiC/Ti复合材料激光熔覆层的冲击磨粒磨损性能

在Ti6A14V表达通过激光熔覆工艺原位合成TiC/Ti金属基复合材料涂层，其基体组织结构随表层预置合金粉末成分的变化而改变，采用单摆划痕装置测试原位合成TiC/Ti复合材料涂层的冲击磨粒磨损性能，结果表明，与基材Ti6A14V相比复合材料激光熔覆层的抗冲击磨粒磨损性能提高了2倍，且随表层预置粉末中Cr3C2含量的增加，反应生成的TiC含量增加，涂层抗冲击磨料磨损性能提高。     

钛合金表面激光熔化沉积钛基复合材料涂层的组织及性能

通过激光熔化沉积TA15+30%TiC(体积分数)混合粉末,在TA15钛合金表面制备出钛基复合材料涂层,分析了涂层的组织、硬度及界面结合强度。结果表明,激光熔化沉积过程中原始TiC颗粒发生溶解,并在凝固过程中重新析出细小的TiC,TiC有等轴状及枝晶两种形态,涂层中存在部分未熔的TiC颗粒;涂层硬度达HRC 60;涂层与基体界面为完全冶金结合,涂层的界面结合强度大于310 MPa,抗剪切强度为330 MPa;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     

TC21钛合金表面无氢渗碳层耐磨性分析

将经过预处理的TC21钛合金试样置入真空渗碳炉中进行渗碳。分别用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及显微维氏(HV)硬度仪、摩擦磨损试验机,对渗碳层的物相结构、组织形貌、硬度和耐磨性进行分析。结果表明:经渗碳处理后,通过渗层组织可判定没有氢化物,XRD未检测发现氢化物及含H相,出现了Ti C等碳化物相,表面硬度提高了2.66倍。渗碳前Ti/Ti对磨的摩擦系数约为0.6,渗碳后Ti C/Ti C的摩擦系数约为0.23,渗碳体与原始表面的摩擦系数介于二者之间。TC21钛合金对磨两方经渗碳处理,改善了摩擦性能;如Ti/Ti部件对磨时,渗碳方可提高耐磨性,非渗碳件在与渗碳件对磨中,加剧了非渗碳件的磨损。渗碳也改变了TC21钛合金部件之间的摩擦状态,TC21基体由Ti基/Ti球之间的粘着磨损变为Ti基/Ti C球磨粒磨损+剥层磨损。     

铝合金表面激光熔覆原位自生TiC增强金属基复合材料涂层

以Ti,SiC混合粉末作为预置合金涂层,采用2kW连续Nd:YAG固体激光器进行激光熔覆处理,在6061铝合金表面借助于接触反应法制备原位生成TiC颗粒增强Al-Ti复合材料涂层。试验结果表明：采用适合的激光辐照工艺参数,可获得增强相TiC弥散分布,以Ti-Al金属间化合物及Al过饱和固溶体为主要组成相的复合材料熔覆层组织。TiC颗粒与复合材料基体润湿良好,熔覆层结晶致密,与6061铝合金基材呈良好的冶金,珂明显地改善铝合金的表面性能。