TC4表面激光熔覆硬质涂层的制备与分析

摘要：

为解决TC4钛合金硬度低、耐磨性差等缺点,利用激光熔覆技术,采用4 kW大功率Laser4000半导体激光器,在TC4表面制备了以HfC、TaC和ZrC等比例三元陶瓷相(比例分别为0％、5％、10％、15％)为增强相的钛基硬质涂层.熔覆结束后对熔覆件进行切割、打磨、抛光和腐蚀制备金相试样,利用电子显微镜(EM)、扫描电镜(SEM)、EDS能谱仪、X射线衍射仪(XRD)等试验手段对不同材料组分的熔覆涂层进行了宏观形貌、微观组织和性能的对比分析;利用TH120A里氏硬度计测熔覆层的宏观硬度值,利用Qness型号维氏显微硬度计分析熔覆试样截面微观硬度变化规律.研究结果表明:三元陶瓷相的添加,使熔覆层与基材形成了良好的冶金结合,并且基材与熔覆层有着明显的平滑的分界线;熔覆层主要由α+β针状马氏体基体及析出的棒状和块状α相组成,其中添加质量分数为15％的三元陶瓷增强相的涂层熔覆层由块状晶组成,且晶粒最为粗大,添加质量分数为5％和10％的三元陶瓷增强相的涂层,棒状和块状的α相尺寸明显变小,晶粒明显被细化,组织更加均匀致密;熔覆层柱状和块状α相的主要成分为Ti以及微量的Al、Zr、Hf和V元素,涂层的针状马氏体中含有较高的Al、Zr、Ta和V元素,在晶间的黑色β相中含有微量的Zr和Ta元素.测试发现,Hf、Ta元素通常存在于不同的物相中;激光熔覆后的试件的硬度都有所提高,当三元陶瓷添加量的质量分数为10％时,熔覆层晶粒最为细小,分布均匀,硬度最高,达到715 HV,是TC4基材的2.31倍.

关键词：TC4钛合金、激光熔覆、金属陶瓷涂层、显微硬度

所属期刊栏目：51

分类号：TG174(金属学与热处理)

资助基金：河北省自然科学基金资助项目E2021203218

在线出版日期：2023-07-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：146-152