采用高功率光纖激光器在氮氣氣氛中對TC4鈦合金表面進行氮化,制備出滲氮層,并研究了光纖激光功率對TC4鈦合金氮化層表面形貌、組織結(jié)構(gòu)以及顯微硬度的影響.結(jié)果表明:氮化層表面呈現(xiàn)粗糙和光滑兩種形貌,氮化層組織為枝晶狀組織,熱影響區(qū)組織為針狀組織,當掃描速度為10mm/s、氮氣流量10L/min、噴嘴距離為3mm、離焦量為0mm時,滲氮層的熔深、熔寬均隨著激光功率增大而呈現(xiàn)出增大趨勢.此外,在距離氮化層表面相同深度的顯微硬度隨著激光功率增大也呈現(xiàn)出增大趨勢. 

【文章來源】：蘭州理工大學學報. 2020,46(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

實驗裝置

滲氮層由不同形貌的樹枝晶組成，在靠近熔池表面處溫度梯度較大，形核率高，晶粒尺寸相對細小，枝晶結(jié)構(gòu)細密．隨著熔池深度的增加，溶入熔池中的氮呈梯度分布，氮濃度從表面開始隨著熔深增加而降低，不同氮濃度的枝晶表現(xiàn)出不同的形貌．在滲氮層內(nèi)部，由于熔體流動劇烈，溫度梯度的分布導(dǎo)致枝晶形成生長過程中呈多向性，枝晶表現(xiàn)出混亂分布的狀態(tài)．隨著激光功率的增大，枝晶的方向性更加明顯，大多數(shù)枝晶垂直于熔池表面向基體方向生長．由圖3（功率1.4kW、掃描速度10mm/s、氣流量10L/min）所知，滲氮層表面層的大部分氮化鈦枝晶主軸方向垂直于表面生長，也存在一些發(fā)達且無定向生長的枝晶，這是由于氮在局部區(qū)域發(fā)生偏聚，影響了枝晶的生長方向．如圖5所示對滲氮層中1、2、3位置進行點掃描的EDS能譜檢測，1和2取在滲氮層中不同深度的枝晶上，3取在枝晶晶粒之間．結(jié)果表明，樹枝晶主要是TiN相，TiN相是由融入熔池中的氮氣和鈦基體發(fā)生冶金化學反應(yīng)生成的TiN枝晶，之后迅速冷卻凝固得到．因為圖5中的3位置選于晶粒之間，沒有氮化鈦存在，因此EDS結(jié)果中沒有檢測到氮．測試結(jié)果見表1.圖3 滲氮層顯微組織分布

滲氮層顯微組織分布

【參考文獻】：
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本文編號：3311022