本文關(guān)鍵詞：TC4鈦合金表面激光熔覆復(fù)合涂層及耐磨性能研究

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【摘要】：本文主要針對TC4鈦合金硬度低,耐磨性差的缺點(diǎn)以及課題組前期研究中激光熔覆層表面形貌存在的“月牙形”缺陷這兩個(gè)問題,開展激光熔覆工藝優(yōu)化及熔覆層耐磨性能研究。在TC4鈦合金表面進(jìn)行了Ti C/Ti B2和Ti C/Ti B2/Ni兩種混合粉末的激光原位熔覆實(shí)驗(yàn),分別采用SEM、EDS、XRD、維氏顯微硬度計(jì)和摩擦磨損試驗(yàn)機(jī),對熔覆層的表面形貌、顯微組織、成分分布、物相、顯微硬度和摩擦磨損性能進(jìn)行了測試分析,主要完成的工作和取得的結(jié)論如下:(1)原位制備出了組織致密細(xì)小、無氣孔、無裂紋,與基體呈良好的冶金結(jié)合的熔覆層。適當(dāng)添加Ni元素有利于熔覆層表面“月牙形”形貌的改善;適當(dāng)增大掃描速度有利于激光熔覆層表面平整度的提高。(2)采用Ti C/Ti B2混合粉末時(shí),熔覆層中存在Ti、Ti C、Ti B、Ti B2物相;采用Ti C/Ti B2/Ni混合粉末時(shí)熔覆層中存在Ti、Ti C、Ti B、Ti B2、Ti Ni、Ti2Ni物相。熔覆層微觀組織主要由顆粒狀組織、樹枝晶組織、針狀組織、棒狀組織和塊狀組織組成。熔覆層表層顆粒狀組織和塊狀組織較多,從表層到結(jié)合區(qū),顆粒狀組織數(shù)量減少,樹枝晶組織與針狀組織數(shù)量均增多。隨著激光功率密度的增大,熔覆層的顯微組織有逐漸細(xì)化和致密的趨勢。(3)顯微硬度值從表層到基體呈下降趨勢,熔覆層最高顯微硬度值可達(dá)1257.35HV0.2,比基材的顯微硬度值高2.5倍。(4)Ti-C-B與Ti-C-B-Ni復(fù)合涂層的平均摩擦系數(shù)分別為0.46、0.35,較TC4鈦合金基材0.59的平均摩擦系數(shù)分別降低了0.13和0.24;磨損量分別為基材的5.1%、3.5%;TC4鈦合金基材的磨損形式以粘著磨損為主,Ti-C-B與Ti-C-B-Ni復(fù)合涂層的磨損形式以磨粒磨損為主;Ti-C-B與Ti-C-B-Ni復(fù)合涂層的耐磨性較TC4鈦合金基材有明顯改善,并且Ti-C-B-Ni的耐磨性比能Ti-C-B更好。
【關(guān)鍵詞】：TC4鈦合金 激光原位熔覆 表面形貌 顯微組織 耐磨性能
【學(xué)位授予單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題的背景和意義9-10
• 1.2 激光熔覆層的宏觀和微觀質(zhì)量10-11
• 1.3 激光原位熔覆制備涂層技術(shù)11-12
• 1.4 TC4鈦合金激光原位熔覆制備TiC/TiB耐磨涂層研究12-14
• 1.5 純Ni或Ni基化合物對激光熔覆原位制備陶瓷相的影響14-15
• 1.6 本課題的研究內(nèi)容15-17
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料與方法17-24
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料17-18
• 2.2 試樣的制備18
• 2.3 激光熔覆實(shí)驗(yàn)18-20
• 2.4 激光熔覆層顯微組織及物相分析20-21
• 2.5 激光熔覆層維氏顯微硬度檢測21
• 2.6 激光熔覆層摩擦磨損實(shí)驗(yàn)測試21-22
• 2.7 技術(shù)路線22-24
• 第3章 TC4鈦合金表面激光熔覆原位制備硬質(zhì)陶瓷復(fù)合涂層24-44
• 3.1 涂層的材料設(shè)計(jì)24-26
• 3.2 激光熔覆層宏觀形貌26-28
• 3.2.1 Ni對單道激光熔覆層表面形貌的影響26-27
• 3.2.2 激光掃描速度對多道搭接激光熔覆層表面形貌的影響27-28
• 3.3 激光熔覆層顯微組織特征28-36
• 3.3.1 TiC+TiB_2熔覆層顯微組織29-31
• 3.3.2 TiC+TiB_2+Ni熔覆層顯微組織31-36
• 3.4 激光熔覆層物相分析36-40
• 3.5 激光熔覆層顯微硬度分析40-43
• 3.6 本章小結(jié)43-44
• 第4章 激光熔覆Ti-C-B/Ti-C-B-Ni復(fù)合涂層摩擦磨損性能44-55
• 4.1 熔覆層摩擦系數(shù)44-47
• 4.2 熔覆層摩擦磨損性能47
• 4.3 熔覆層摩擦磨損形貌47-48
• 4.4 覆層磨損機(jī)制分析48-52
• 4.4.1 基材TC4鈦合金的磨損機(jī)制51
• 4.4.2 Ti-C-B/Ti-C-B-Ni復(fù)合涂層的磨損機(jī)制51-52
• 4.5 本章小結(jié)52-55
• 第5章 結(jié)論55-59
• 5.1 主要研究結(jié)論55-56
• 5.2 研究工作展望56-59
• 參考文獻(xiàn)59-65
• 作者攻讀學(xué)位期間的科研成果65-66
• 致謝66

【二級參考文獻(xiàn)】

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本文編號：783821