TC9激光熔覆TiN涂层的组织与耐磨性的研究_陈赤囡

　收稿日期:　1997-10-20第一作者　女　43岁　工程师　100083　北京TC9激光熔覆TiN涂层的组织与耐磨性的研究陈赤囡　　苏　梅(北京航空航天大学 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 科学与工程系)　　摘　要　通过SEM观察,EDX、XRD分析,以及显微硬度测试和干滑动摩擦磨损试验,研究了TC9 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面激光熔覆TiN涂层的显微组织、硬度分布及耐磨性.结果表明:激光熔覆TiN涂层与基材结合紧密,熔覆层的显微组织中弥散分布着大量的大大小小的枝晶TiN和未熔TiN等硬质点相,TC9表面激光熔覆TiN涂层具有比基材TC9高得多的耐磨性.关键词　钛合金;显微组织;耐磨性;激光熔覆;硬质点相分类号　TG156.99　　钛合金由于有着密度小、比强度高、耐蚀性好等优点,在航空航天工业中有着广泛的应用前景,但钛合金的摩擦系数大,耐磨性较差,特别是微动磨损和粘着磨损问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 难以解决,又限制了它在工程上的应用范围,因此如何提高钛合金的耐磨性是许多材料工作者所关注的问题.激光表面改性处理是近年来发展起来的一种表面强化技术,国内外已有专家把激光技术用于Ti合金表面强化的研究[1,2],但尚属起步阶段,尤其是国内报导较少.本文在TC9表面激光熔敷TiN,以此提高其改性层表面的耐磨性能,通过对改性层显微组织的分析及硬度分布的研究探讨了激光熔覆TiN涂层后提高其耐磨性能的原因.1　试验材料及 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 1)基材是退火态的TC9,化学成分如表1所示,涂敷材料为TiN粉末,粒度约为350目.表1　TC9钛合金的化学成分(质量分数)%AlMoSnSiTi5.8～6.82.8～3.81.8～2.80.2～0.4其余　　2)试块加工成18mm×8mm×8mm,TiN粉末采用有机粘结剂(聚乙稀醇)均匀地涂敷到试样表面上,涂层厚度约为0.5mm,干燥后待用.3)用HCL-81型恒流电激励CO2激光器对试样涂层表面进行激光熔覆处理,所用功率为1.8kW,束斑直径为4mm,扫描速度为20mm/s,单道扫描不重叠.4)用S-530型SEM,Linkisis能谱仪,BD-78型X射线衍射仪,HX-200显微硬度计对激光合金化层的组织形貌、微区成分、物相结构、显微硬度进行了观察、分析和测试.5)对经激光处理和未处理的TC9试样采用M-200试验机进行无润滑摩擦磨损试验,对磨环为CCr15(经常规淬火回火)HRC60-62,所用载荷为10kg和30kg,滑动速度为0.8m/s,滑动距离为750m,用感量为10-4g的DT100A分析天平进行失重分析.2　试验结果与分析2.1　激光熔覆TiN涂层的显微组织用SEM观察,熔覆层与基材形成了极好的冶金结合(图1),合金化层厚度约为400μm,层内各处的组织基本上都是在细密的基体上分布着大量的大大小小的枝晶,块状相和粒状物,靠近基材处图1　激光熔覆层与基材结合部位　1998年6月第24卷第3期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsJune　1998Vol.24　No.3DOI:10.13700/j.bh.1001-5965.1998.03.002枝晶多且细小(图2a)远离基材处枝晶粗大且密集(图2b、2c),用能谱分析枝晶,块状相、粒状物的成分主要含有Ti和N(图3),其原子比接近1∶1,枝晶、块状相之间的细密基体成分以Ti为主且含有Al、Si等基材成分中的元素,X衍射分析(图4)表明:熔覆层的显微组织主要是由TiN及α-Ti相组成,这和能谱分析结果相吻合.a距基材较近处b熔覆层中部c靠近熔覆层表面处图2　激光熔覆层的显微组织对较大的块状TiN进行进一步分析,其中心部位成分为TiN,而其周边还含有Ti、N以外的其它元素(图5),结合图2中块状相形貌分析表明这些块状相是在激光熔融时未来得及熔解完的TiN,在其后的快速冷凝过程中成为非匀质核心且向周围延生结晶、无定向生长.基体上分布的那些TiN小颗粒可能是初生图3　熔覆层中枝晶等富含Ti、N相的成分图4　TC9激光TiN熔覆层X衍射分析的结果图5　熔覆层中块状TiN相边缘部分的成分254北京航空航天大学学报　　　　　　　　　　　　　　1998年相,也可能是未熔完的TiN.2.2　激光熔覆TiN层的显微硬度显微硬度测试结果如图6所示.图6　TC9激光熔覆TiN层的显微硬度分布自熔覆层表面向里显微硬度分布趋势由高变低,到基体内趋于平缓,整个激光TiN熔覆层的硬度较之基材显著提高,层内硬度异常高的点是TiN硬质点对应的硬度(1534HV),熔覆层的硬度高于基材的原因显然与组织中弥散分布的具有高硬度的TiN有关,其次激光重熔后的快速凝固使基体组织细化也会起到一定的作用.在相同条件下对基材和激光熔覆TiN后的试样进行了干摩擦磨损试验并进行了失重分析,表2是试验结果,其中,比磨损量=失重量/载荷×摩擦行程.结果表明:10kg载荷下激光熔覆TiN涂层的磨损体积,比磨损量约为基材的百分之一,30kg时约为三十分之一,激光TiN熔覆层的耐磨性大大的提高.表2　干滑动摩擦磨损试验结果载荷/kg样品磨损体积/mm3比磨损量/(mm3·(N·m)-1)10激光熔覆层0.121.6×10-6基材12.971.73×10-430激光熔覆层0.73.17×10-6基材22.71.03×10-4　　综上试验结果分析,TC9表面激光熔覆TiN涂层耐磨性提高的原因主要是TC9激光熔覆涂层后,使其基体表面形成了一个与基材结合牢固并有大量硬度极高的TiN相(枝晶、粒状、未熔块)弥散分布在细密基体上的改性层,这个改性层具有比基材高得多的硬度,从而使耐磨性大大提高.3　结　论1)TC9表面激光熔覆TiN涂层,其改性层的组织主要为细密的α-Ti基体上分布着大量的高硬度的TiN相(枝晶TiN或未熔TiN);2)TC9表面激光熔覆TiN涂层由表面向里硬度由高变低,至基材趋于平缓,整个熔覆层的硬度明显高于基材的硬度;3)TC9表面激光熔覆TiN涂层,耐磨性大幅度提高,10kg、30kg载荷其磨损体积、比磨损量分别是基材的1/100、1/30左右.参　考　文　献1　AyersJD.Wearbchaviorofcarbide-injectedtitaniumandalu-minumalloys.Wear,1984,97:249～2662　张志明,车成卫,翟　阳.Ti-6Al-4V激光TiC合金化涂层组织及其磨损行为.焊接学报,1992,13(3):141～145StudyonMicrostructureandAabrasiveResistanceofLaserCladdingTiNSurfaceAlloyedTC9ChenChinan　SuMei(BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Dept.ofMaterialsScienceandEngineering)Abstract　LasersurfacecladdingwithTiNisutilizedtoimprovethewearresistanceofTC9titaniumalloy.MicrostructureandphaseconstitutionarestudiedbyusingSEM,EDXandXRD.Microhardnessmeasurementsandwearexperimentswithoutlubricationareperformedtotesttheproperties.Theexperi-mentalresultsshowthatthereisastrongbondingbetweenthelasersurfacecladdedlayerandthesubstrate.TiNdentritesofdifferentsizeandunmeltedTiNparticlesexistinthelasersurfacecladdedlayer.Unlubri-catedslidingweartestshowsthatwearresistanceofTC9alloylasersurfacecladdedwithTiNisimprovednoticeablycomparedwiththatofthesubstrate.Keywords　titaniumalloys;microstructure;wearresistance;lasercladding;hardpartidephase255第3期　　　　　　　　陈赤囡等:TC9激光熔覆TiN涂层的组织与耐磨性的研究