γ-TiAl合金激光熔覆高温自润滑耐磨复合材料涂层研究
激光合金化熔覆制备耐磨陶瓷梯度涂层
激光合金化熔覆制备耐磨陶瓷梯度涂层激光合金化熔覆技术是一种先进的表面涂层技术，它以激光作为加热源，利用数控机床、粉末给料器、粉尘回收装置等设备，将粉状材料在被涂覆物体的表面高温状态下熔化、熔覆形成涂层的过程。
该技术通常用于制备耐磨涂层、防腐涂层、功能涂层等，其合金化涂层的成分和组织与基体材料变化缓慢，具有渐进性的物理、化学、力学性能，并具有内部应力小、过渡性好等特点。
耐磨陶瓷涂层具有高硬度、高抗磨损性、耐高温、耐腐蚀和使用寿命长等优点，可以广泛应用于工业生产中的切削工具、模具、机械零件等领域。
然而，传统的涂层制备技术对于陶瓷材料的涂覆效果不佳，涂层与基体材料粘附性差、应力集中等问题需要解决。
而激光合金化熔覆技术的优势在于，可以实现高温下涂层与基体的强烈化学反应，使涂层与基体间的结合更为牢固，提高了涂层的附着力，同时可以控制涂层熔化深度，避免涂层与基材界面的反应产物引起应力集中等缺陷。
激光合金化熔覆制备耐磨陶瓷梯度涂层的方法如下：首先按照设计要求选取一定数目的陶瓷材料，将其制成不同颗粒度的粉末。
其次，在工艺过程中控制熔化温度、熔化时间、从加热源到被涂覆物体表面的热流密度等参数，使得粉末在高温下熔化成液态，然后在晶化过程中快速形成愈合致密的合金化涂层。
此外，还可以通过控制工艺参数，使得涂层成分在厚度方向发生变化，从而实现涂层性质的梯度变化。
最后，可以通过后续的表面处理等工艺来进一步提高涂层性能和附着力。
总之，激光合金化熔覆技术制备耐磨陶瓷涂层梯度涂层是一种具有高效、精度高、成本低、质量可控等优点的，较为理想的制备方法。
该技术的推广和应用对于促进高技术涂层行业的发展，提高我国企业的竞争力，进一步加强我国工业制造的创新能力，具有深远的意义。
激光熔覆高熵合金涂层摩擦磨损性能的研究进展
研究述评丨深度Research Review Special激光熔覆高墻合金涂层摩擦磨损性能的研究进展丁林(皖西学院机械与车辆工程学院，安徽六安237012)［摘要］高爛合金凭借特有的合金设计理念和优异的性能，在工业生产中具有巨大的应用潜力，并已成为研究学者关注的焦点。
概括了高爛合金的设计准则和性能特性。
激光熔覆作为一种新型的表面工程技术,为高爛合金的工业应用开辟了新的空间。
同时，重点阐述了激光熔覆高爛合金涂层摩擦磨损性能的研究进展，并展望了激光熔覆高爛合金未来的研究发展方向。
［关键词］激光熔覆；高爛合金;摩擦磨损性能;研究进展0引言材料是与能源和信息一起被视作对当今社会发展起到极其重要作用的三大支柱产业。
金属材料是材料领域中最为常见的一类，其在国防、设备以及日常生活中起着其他材料无法替代的作用。
金属材料—般是指纯金属和合金两个大类。
铝、铮、铁、猛、钳等纯金属由于其性能单一而无法满足现代社会工业发展的需求⑴。
随着现代科技和制造业的快速发展,人们对在不同工况下工作设备的摩擦磨损性能要求愈来愈高，因而，众多科研人员对合金进行了深入研究,将几种纯金属元素相混合,或再添加少量碳化物、氮化物等，制备出各种类型的合金，这往往能极大地提高材料的使用性能⑵，例如钻基合金、镁合金、耙合金、镰基合金、铁基合金等37］,已广泛应用于工业和实际生产中。
然而这些传统合金主要是基于一种主元素，其它元素作为微量添加，虽然通过添加特定的合金元素可以提高合金的某些使用性能，但这或多或少都会受制于主元素特性的限制，无法进一步提升其机械性能。
因此新的材料设计理念的提出更为迫在眉捷。
2004年，中国台湾清华大学叶均蔚教授冲破传统合金的设计理念,创新性地提出了"高燔合金”的概念。
高燔合金，即多主元高燔合金，指的是包含5或5以上的组元,且各组元含量均在5%到35%之间的新兴合金体系。
同年，叶均蔚通过CuCoNiCrAlJe这一合金系阐述了此类合金的理论设计依据、微观组织特征及优异的力学性能囲。
中科院兰州化物所科技成果——高性能自润滑耐磨激光熔覆涂层与激光强化技术
中科院兰州化物所科技成果——高性能自润滑耐磨激光熔覆涂层与激光强化技术成果介绍激光熔覆是一种利用激光处理的表面改性技术，它可以在低成本的基体材料上制成高性能的表层。
此技术节约了大量的贵重合金，适用于工具、模具、机械零件的修复、抗摩擦及耐腐蚀涂层的加工等。
本课题组利用激光熔覆技术研制开发了镍基金属间化合物基宽温域自润滑耐磨覆层材料，可以实现室温至1000°C宽温域环境下连续自润滑、耐磨和抗氧化。
其具体性能指标见下表。
目前市场上还未见到能达到这些技术指标的自润滑耐磨涂层材料。
该润滑涂层可应用于航天、舰船和汽车工业发动机的机械系统（涡轮叶片）、涡轮发动机进气阀顶杆、导向叶片、闭门器、减振器、制冷循环系统等机器零部件。
镍基金属间化合物基宽温域自润滑耐磨覆层材料特性：与基材呈冶金结合，结合强度＞350MPa硬度：HRC58-60致密性：组织致密，无气孔摩擦系数：<0.3（室温），<0.32（1000°C）磨损率：<1×10-5mm3/N•m（室温），<3×10-5mm3/N•m（1000°C）使用温度：室温到1000°C随着我国航空、汽车工业以及海洋开发等的高速发展，对高推重比、轻量化的机械设备的需求日益扩大，铝合金、镁合金以及钛合金等合金材料得到广泛应用。
但在实际应用中铝合金及钛合金存在润滑耐磨性差，镁合金存在耐蚀性不足等问题。
本课题组研制开发的铝合金表面自润滑耐磨覆层能解决铝合金零部件在室温至400°C中低温段的自润滑、耐磨问题。
其组织致密，硬度可达HV1000-1200。
具体技术指标见下表。
本课题组开发的钛合金表面自润滑耐磨覆层解决钛合金零部件的自润滑、耐磨、耐腐蚀问题。
除覆层材料开发外，铝、镁合金表面激光强化技术是解决铝合金零部件在机械应力、热应力、气蚀等作用下的热疲劳失效、气蚀冲击等问题的有效手段。
铝合金强化层厚3-4mm，硬度可达硬度HV140-160，抗疲劳性能提高2个数量级。
钛合金表面激光熔覆TiN Ni基合金复合涂层的组织和磨损性能
第ｌ期 １月
稀有金属材料与工程
ＲＡＲＥ ＭＥＴＡＬ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ＡＮＤ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
、，ｂｌ－３６．Ｎｏ．１
Ｊａｎｍ叮２００７
钛合金表面激光熔覆ＴｉＮ．Ｎｉ基合金 复合涂层的组织和磨损性能
孙荣禄１，一，牛伟１，王成扬２
（１．天津工业大学，天津３００１６０） （２．天津大学，天津３０００７２）
３．１ ３Ａｌ，２．３３Ｖ，２８．２５Ｎｊ，２．９４Ｃｒ，０．５２Ｓｉ，６．７２Ｆｅ。
第ｌ期
孙荣禄等：钛合金表面激光熔覆ＴｉＮ—Ｎｉ基合金复合涂层的组织和磨损性能
·９·
由此可见，稀释区为基底Ｔｃ４合金和熔覆材料 ＮｉＣｒＢｓｉ合金的混合凝固区。稀释区的存在使熔覆层 与基底之间形成了一个成分介于二者之间的过渡区 域，这对于降低熔覆层中的热应力，防止熔覆层开裂 是十分有益的。
自２０世纪７０年代中叶大功率激光器投入工业使 用以来，激光表面改性技术得到了迅速发展，尤其是 激光熔覆陶瓷涂层将金属材料的强韧性与陶瓷材料的 高硬度、高化学稳定性有机地结合在一起，能够显著 提高机械零件的耐磨［卜６１、耐蚀‘７Ｊ和抗氧化［８Ｊ性能。如 Ｍｏｌｉａｎ等［４】在Ｔｉ一６Ａ１．４Ｖ合金表面激光熔覆ＢＮ和 ＢＮ．ＮｉＣｒＣｏＡｌＹ涂层，熔覆层的硬度在８００ ＭＰａ￣１ ２０００ ＭＰａ之间，磨损率比时效硬化和激光熔凝的钛合 金降低１～２数量级。Ａｙｅｒｓ【５】考察了钛合金表面激光熔 覆ＴｉＣ和ｗＣ涂层的磨损行为，结果表明熔覆层的耐 磨性能与碳化物颗粒的类型、尺寸和加入量密切相关。 对ＴＣ４合金表面激光熔覆ＮｉＣｒＢＳｉ合金涂层的研究结 果表明，在激光熔覆过程中由于基底材料和熔覆材料 的相互作用使熔覆层中原位合成了ＴｉＣ和ＴｉＢ２颗粒， 但ＴｉＣ和ＴｉＢ２颗粒的体积分数较低，为了进一步增加 熔覆层中增强颗粒的体积分数，本研究采用“外加法” 制备３３％（体积分数）ＴｉＮ—Ｎｉ基复合涂层，研究了涂层
TiAl基耐磨复合材料的制备与性能研究的开题报告
TiAl基耐磨复合材料的制备与性能研究的开题报告一、选题背景及意义随着现代工业的发展，材料科学和工程技术日益成为推动工业进步和发展的关键技术。
在工业生产中，材料的磨损是无法避免的现象，因此耐磨材料的研究对于提高机械设备的使用寿命、减少维修费用、提高生产效率和降低成本具有重要意义。
TiAl基复合材料具有低密度、高硬度、高强度、耐高温、抗氧化、耐腐蚀等优异性能，因此被广泛应用于航空航天、轨道交通、汽车制造、化工等领域。
然而，TiAl基材料的磨损性能及其应用领域受到制约，其解决方法之一就是制备高性能的耐磨复合材料。
二、研究内容与目标本课题旨在研究制备TiAl基耐磨复合材料的方法及其性能，具体内容包括：1. TiAl基耐磨复合材料的制备方法研究，主要包括粉末冶金法、扩散连接法和热压连接法等；2. 对TiAl基耐磨复合材料的微观结构、物理性能和力学性能进行研究，包括硬度、磨损、耐腐蚀等性能；3. 探索提高TiAl基耐磨复合材料性能的途径和方法。
三、研究步骤与方法1. 文献调研：了解TiAl基材料在耐磨方面的研究进展及其应用现状。
2. 实验设计：根据耐磨复合材料的制备方法设计相应的实验方案。
3. 制备耐磨复合材料：采用粉末冶金法、扩散连接法和热压连接法等方法制备TiAl基耐磨复合材料。
4. 微观结构和性能测试：采用SEM、XRD、摩擦磨损试验等测试手段研究制备的复合材料的微观结构和性能。
5. 性能评价与分析：对实验结果进行数据处理和分析，并探索提高TiAl基耐磨复合材料性能的途径和方法。
四、研究预期成果1. 建立一种制备TiAl基耐磨复合材料的有效方法，并探索其优化方案；2. 分析复合材料的微观结构和性能；3. 探索提高TiAl基耐磨复合材料性能的途径和方法；4. 为制备高性能、耐磨的TiAl基复合材料提供理论和实验依据。
五、研究计划及时间表本研究计划用时三年，按以下时间节点组织开展：第一年：文献调研、实验设计、样品制备；第二年：微观结构和性能测试、数据处理、性能评价分析；第三年：提高性能途径和方法探索、结果总结和撰写论文。
TiAl合金表面热障涂层的组织结构及其高温磨损性能研究
TiAl合金表面热障涂层的组织结构及其高温磨损性能研究随着航空航天和航海等高温高速环境的不断发展和应用，对材料的高温热力学性能和机械性能提出更高要求。
TiAl合金因其良好的比强度、高温下的塑性和热膨胀系数等优良的力学性能，成为一种应用广泛的高温结构材料。
但是，TiAl合金的应用受到其表面容易受到氧化和热腐蚀等因素的影响，极大地限制了其临时使用寿命，所以研究TiAl合金表面热障涂层具有重要的意义。
本文将介绍一种基于TiAl合金表面热障涂层的组织结构和高温磨损性能研究。
首先，我们采用电弧等离子喷涂技术，在TiAl合金表面涂覆了一层ZrO2热障涂层。
这种涂层具有高温稳定性和良好的隔热性，能够有效地减缓表面氧化和热腐蚀等问题。
然后，利用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）等手段对涂层的组织结构进行了深入研究。
结果表明，涂层由两个层次组成，即粗层和致密层。
粗层主要是由初始粉末颗粒组成，颗粒直径为10-20μm，之间存在着明显的孔隙和裂纹。
致密层由纳米级的ZrO2晶粒和少量的MgO组成，晶粒尺寸约为50nm。
这种致密层不仅能够提供优异的隔热性，还可以有效地防止热腐蚀和氧化等问题的发生。
然后，对热障涂层的高温磨损性能进行了系统的研究。
通过采用高温普通磨损试验，获得了热障涂层的磨损质量损失率和磨损机理。
实验结果表明，热障涂层具有良好的高温磨损抗性，磨损质量损失率低于5%。
分析磨损痕迹，发现致密层的存在可以使涂层表面形成一层坚硬的磨损产品，从而防止了磨粒的进一步切削摩擦和氧化反应等过程。
同时，磨损产物表面还存在一层紧密的自行修复层，可以保持热障涂层的完整性和稳定性，延长其使用寿命。
综上所述，本文从TiAl合金表面热障涂层的组织结构和高温磨损性能两个方面进行了深入研究，结果表明利用ZrO2热障涂层可以有效地提高TiAl合金的高温稳定性和磨损抗性，具有重要的工程应用价值。
另外，为了更加客观地评价热障涂层的高温磨损性能，我们还采用了一些表征方法，如X射线衍射、扫描电子显微镜和能谱分析等，对涂层的结构和成分进行了分析。
γ-TiAl基合金用Al_(2)O_(3)-SiC-AlPO_(4)复合涂层抗高温氧化性能研究
γ-TiAl基合金用Al_(2)O_(3)-SiC-AlPO_(4)复合涂层抗高温氧化性能研究杨天南;牛合全;孔令艳【期刊名称】《表面技术》【年(卷),期】2024(53)10【摘要】目的通过表面涂层提高γ-TiAl基合金的抗高温氧化性能。
方法采用常规喷涂涂料法在γ-TiAl合金基体上制备Al_(2)O_(3)-SiC-AlPO_(4)磷酸盐复合抗高温氧化涂层。
研究γ-TiAl合金和涂层样品在900℃、静态空气条件下的准等温氧化动力学行为。
用XRD和SEM/EDS分别对涂层样品氧化前后的物相组成、组织形貌和微区成分进行表征分析;用电子探针(EPMA)分析涂层样品的元素分布情况。
结果900℃恒温氧化动力学研究结果表明,γ-TiAl基合金初期氧化速率常数为32.501×10^(-2)mg/(cm^(2)·h^(1/2)),与后期氧化速率常数28.113×10^(-2)mg/(cm^(2)·h^(1/2))基本接近,呈直线规律,不具有抗氧化性能;而Al_(2)O_(3)-SiC-AlPO_(4)磷酸盐复合涂层样品氧化后期氧化速率常数为5.967×10^(-2)mg/(cm^(2)·h^(1/2)),与氧化初期8 h内氧化速率常数23.941×10^(-2)mg/(cm^(2)·h^(1/2))相比,明显降低,遵循典型抛物线规律,具有抗氧化性能。
微观分析结果表明,原始涂层与γ-TiAl合金基体结合紧密,涂层主要相组成为Al_(2)O_(3)、SiC、SiO_(2);AlPO_(4)以无定形状态构成涂层连续相。
氧化后,AlPO_(4)演变成晶态,形成涂层致密的网络结构;部分基体钛元素扩散进入涂层中疏松部位,氧化后形成TiO_(2)弥散分布在涂层中,填补了涂层疏松部位,使涂层更加致密;在涂层与基体界面2μm区域内形成连续致密Al_(2)O_(3)膜,阻挡了空气中的氧进一步扩散进入基体。
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TiA l合金表面制备具有优异的高温自润滑和耐磨性 能的多功能复合材料涂层 ,是解决上述问题的有效 方法之一 [ 7 - 8 ]. CaF2 因为具有 cF12 形层状晶体结 构以及在温度高于约 600 ℃时发生脆 - 韧转变而表 现出优异的高温自润滑性能 ,在很多情况下充当高 温材料中的自润滑相而改善与配偶件的摩擦相容 性 [ 9 - 12 ] ,本文作者已经尝试采用 CO2 激光熔覆制备 自润 滑 复 合 材 料 涂 层 . [ 13 ] 由 于 CaF2 具 有 低 熔 点 (1 270～1 350 ℃)和低密度 ( 3. 18 g / cm3 ) ,以及由 于其固有的陶瓷相本质 ,使其与金属基体的润湿性 较差 ,因而在激光熔覆过程中发生分解 、蒸发和上 浮. 此外 ,众多研究 [ 14 - 16 ]同时表明 ,激光熔覆自润滑 涂层的主要障碍为激光熔池高温下自润滑相的分解 以及自润滑相与其他元素之间的反应. 为了探索在 TiA l合金表面获得高温自润滑涂层的新方法 ,在准 备预涂 N iC r - Cr3 C2 - 40% CaF2 复合粉体时 ,拟采 用 N i - P化学镀包覆原始 CaF2 颗粒以抑制其在激 光熔覆过程中的分解 、蒸发和上浮 ,以期为 TiA l合 金的高温自润滑耐磨表面改性研究提供有益参考.
3. 02 ×103 m. 试样经清洗干燥后用感量为 10 - 4 g的 分析天平称取磨损失重 ,取 2块试样之平均值. 以原 始 TiA l合金和未经过 N i - P化学镀的激光熔覆试 样作为对比 ,根据试验记录的摩擦力矩和法向载荷 计算摩擦系数 ,通过磨损后试样表面形貌的 SEM 观 察来分析其磨损机理.
将混合粉末 N iC r - Cr3 C2 - 40% CaF2 用功率为 1. 1 kW 的罐磨机 (型号 QGM - 8) 研磨 10 h以上 , 使粉末充分混合均匀 ,然后用纤维素乙醚将其调成 糊状 ,均匀地涂在基体 TiA l合金试样待熔覆表面 , 预涂层厚度约 1. 2 mm. 因为对金属材料的吸收率 高 ,采用 1 kW Nd: YAG固体激光器 ,为最大限度减 少激光熔覆过程中 CaF2 的上浮 、热分解和蒸发 ,根 据前期的摸索试验并参考文献 [ 9, 11 ] ,精心选择了 较低的的激光能量密度. 工艺参数为 :激光输出功率 0. 8 kW , 光 斑 直 径 3. 0 mm , 光 束 扫 描 速 度 为 5 mm / s;采用搭接熔覆使涂层布满整个表面 ,搭接 率为 33. 3%. 沿激光扫描的垂直方向截取试样 ,在 R igaku Rotaflex D /max rB X射线衍射仪上进行 XRD 分析 ,利用 SEM (型 号 为 JEOLJSM - 5800 和 S 530,装有 Oxford link ISIS系统 )分析熔覆涂层的组 织和物相成分 ,在 πM F - 3型显微硬度计上对涂层 进行显微硬度测试 ,载荷为 2 N ,加载保持时间为 15 s,取 5次测量的平均值为最终硬度值.
2 结果与分析
图 1为原始 CaF2 颗粒 ( a, b)及其经过 N i - P化 学镀后的 ( c, d) 的 SEM 照片 ,从图 1中可以清晰看 出 ,原始 (市售 )的 CaF2 颗粒周围含有很多杂质 ,且 其形状和尺寸极其不规则 ,经过 1 h的 N i - P化学 镀后 , CaF2 颗粒周围的大部分杂质消失 ,形状和尺 寸大致均匀 ,表面有层状和皱折形貌. EDS分析结果 显示 :经过 N i - P化学镀后的 CaF2 颗粒表面成分为 (w t. % ) : F: 19. 02%、Ca: 23. 16%、N i: 43. 44%、 P: 14. 38% ,这表明原始 CaF2 颗粒表面形成了数微 米厚的 N i - P薄膜.
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摩 擦 学 学 报
第 29卷
1 实验部分
基体材料选用具有全片层组织的铸造 Ti 4415A l - 0. 9C r - 1. 1V - 2Nb ( at. % ) , 试 样 尺 寸 8 mm ×10 mm ×40 mm ,激光熔覆用复合粉末的成 分为 N iC r - C r3 C2 - CaF2 40 (w t. % ) ,粉末粒度 40～ 140μm. 原始 CaF2 颗粒首先采用 N i - P化学镀包 覆原始 CaF2 颗粒以增加其与金属基体界面的相容 性 ,同时抑制其在激光熔覆过程中的分解 、蒸发与上 浮. N i - P化学镀的工艺如下 :镀前首先酸洗 、碱洗 , 再进行活化处理 ,施镀时采用硫酸镍为主盐 ,施镀温 度 88 ℃,施镀时间 1 ～3 h (取决于所需镀层的厚 度 ) ,施镀时充分搅拌镀液 ,以保证颗粒分散. 镀好 的颗粒表面是导电的 ,可直接进行 SEM 观察.
收稿日期 : 2008 - 12 - 18; 修回日期 : 2008 - 05 - 18; 联系人 :刘秀波 , e - mail: liubobo0828@ yahoo. com. cn 基金项目 :江苏省自然科学基金项目 (BK2009134) ;清华大学摩擦学国家重点实验室开放基金资助项目 ( SKLTKF09B01). 作者简介 :刘秀波 (1968 - ) , 男 , 博士 , 副教授 ,主要从事材料科学与激光加工等领域的科研与教学工作.
图 3为激光熔覆涂层的显微组织照片 ,预涂 N iCr - C r3 C2 - 40% CaF2 合金粉末激光熔覆涂层组 织 ,在激光辐照下 ,其中的 N iC r - Cr3 C2 - CaF2 原料 合金粉末熔解 ,基材 TiA l合金熔化形成一个具有较 高 Ti、A l含量的 N i - C r - C - F - Ca - Ti - A l复杂 合金化熔池. 该熔池主要依靠基体的快速热传导和 向外界空气的辐射传热作用而快速非平衡凝固. 因 TiC形成的自由能 ( - 221175 kJ /mol)远低于 A l4 C3 ( - 121. 34 kJ /mol) 和 C r7 C3 ( - 26. 0 kJ /mo l) ,因此 Ti为较 A l、Cr更强的碳化物形成元素. 同时考虑到 TiC 在 上 述 3 类 碳 化 物 中 具 有 最 高 的 熔 点 ( 3 140 ℃) A l4 C3 熔 点 约 2 500 ℃, C r7 C3 熔 点 1 565 ℃) [ 13 ] ,因此 TiC会首先从熔池中以树枝状析 出 ,然后是灰色块状的 A l4 C3相大多以六边形或小 片析出. 伴随着 TiC和 A l4 C3 的析出 ,熔池中贫 C,大 部分 Cr只能过饱和地固溶在 N i基体中而形成稳定 的 N iCrTiA l(γ )固溶体. 所形成的 N iC rTiA l (γ) 具 有良好的塑韧性 、耐高温氧化和抗腐蚀性能.
行了分析 ,并测试了 TiA l合金及所制备的复合材料涂层的室温滑动磨损性能. 结果表明 :该复合材料涂层由初生发
达树枝状 TiC和次生块状 A l4 C3 碳化物增强相以及细小弥散分布的 CaF2 润滑颗粒均匀分 布在塑韧性良好的 N iCrA lTi(γ) 基体中 ,其平均显微硬度是基体 TiA l合金的 2倍以上. CaF2 颗粒由于采用 N i - P化学镀包覆而大部分 得以保留 ,并且增强了其与 N iCrA lTi(γ)金属基体的相容性 ,使得该复合材料涂层具有良好的自润滑和耐磨效果.
本文作者曾采用激光熔覆技术 ,以 N i - Cr - C、 N i - Cr - W - C和 N i - Cr - Si等复合粉末为原料 , 在 TiA l合金表面制得以 C r7 C3 + TiC[ 3 - 4 ] 、W2 C[ 5 ]和 Ti5 Si3 [ 6 ]为耐磨增强相 ,以 γ - N iC rA lTi镍基固溶体 为基体的复合材料涂层 ,结果表明 ,复合涂层具有较 好的耐磨损和高温抗氧化性能. 从摩擦学的观点看 , 采用上述高温高硬度耐磨材料涂层虽然提高工件自 身的耐磨性能 ,但在很多情况下却加剧了对偶件的 磨损 ,即对配偶件的摩擦相容性差 ,这在很多情况下 也是有害和不允许的. 采用先进的表面工程手段在
摘 要 : 以 N iCr - Cr3 C2 - 40% CaF2 (w t. % ) 复合合金粉末为原料 ,采用 Nd: YAG激光熔覆技术 ,在 γ - TiA l合金基 体表面成功制备出了高温自润滑耐磨复合材料涂层 ,在复合粉体准备时 ,采用 N i - P化学镀包覆原始 CaF2 颗粒 ,以 减少其在激光熔覆过程中的分解 、蒸发和上浮. 采用 XRD、SEM 和 EDS等手段对所制备复合材料涂层的显微组织进
显微硬度测试结果表明 ,由于存在大量 TiC 和 A l4 C3 碳化物增强相以及弥散细小的晶粒 ,预涂 N iCr - Cr3 C2 、N iCr - Cr3 C2 - 40% CaF2 、N iCr - Cr3 C2 - 40%
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激光熔覆涂层的 XRD 分析结果见图 2. 由图 2 可见 ,在 TiA l基材表面形成了由高温硬度高 、耐氧 化性能和耐磨性能优异的发达树枝状 TiC、不规则 块状 A l4 C3 、细小 球 状 CaF2 颗 粒 以 及 连 续 相 基 体 N iCrA lTi(γ)镍基固溶体组成的复合材料涂层.
关键词 : 显微组织 ;激光熔覆 ;高温自润滑复合材料涂层 ; N i - P化学镀 ; γ - TiA l合金
中图分类号 : TG146
文献标识码 : A
文章编号 : 1004 - 0595 (2009) 06 - 0499 - 06
Hale Waihona Puke TiA l合金具有低密度 、高比强度和高温抗蠕变 性能好等优点 ,成为航空航天以及汽车工业中最具 潜力的高温结构材料之一 ,特别适用于制造那些惯 性大 、在高温条件下工作的零部件 ,如燃汽轮机叶 片 、发动机排气阀等 ,引起各国的极大关注 [ 1 - 2 ]. 其 部件在大多数工作状态下 ,有高温高速气流流过 ,异 物冲击和 /或高温摩擦 ,高温下受强烈的氧化和磨 损. 因此 , TiA l合金在高温下的抗氧化和耐磨性的好 坏是决定工作部件服役寿命的关键因素之一 [ 3 - 6 ].