激光熔炼TiCoTi5Si3双相金属间化合物合金组织及耐磨性.pdfVIP

第36卷 第12期 稀有金属材料与工程 、，b1．36．No．12 AND December2007 2007年 12月 RAREMETALMATERIALSENGⅡ咂ERⅡ呵G 合金组织及耐磨性 薛轶，王华明 (北京航空航天大学激光材料加工制造技术实验室，北京l00083) 摘 要：利用激光熔炼技术制备出以金属硅化物Ti5Si3为耐磨增强相、以金属间化合物Tico为增韧相的双相金属间化 合物新型耐磨合金。用oM，sEM，XRD与EDS等方法分析了合金的显微组织、相组成及成分。在室温干滑动磨损条 件下测试了合金的耐磨性能，研究了合金组织中Tico含量对合金显微组织、硬度及耐磨性能的影响。结果表明，合金 的高韧性是该合金具有优异耐磨性能的主要原因。 关键词：激光熔炼；Tico／Ti5Si3；金属间化合物；耐磨性 135+，6 中图法分类号：TG 文献标识码：A 文章编号：1002．185x(2007)12-2194-05 难熔金属硅化物Ti5Si3具有密度低(4．32g／cm3)、 固溶体为基体的复合材料激光表面合金化涂层，在销一 熔点高(2130℃)、弹性模量高(160GPa)、常温及环干滑动磨损和二体磨料磨损条件下涂层均具有优异 高温硬度高、耐蚀性好及高温抗氧化性能优异等特 的耐磨性能【弘11】。具有B2型体心立方结构的金属间化 点【1，2】，早在50多年前就已引起材料学界的广泛关注。 合物TiCo韧性好、强度高、室温及高温塑性优异，且 其高硬度、高弹性模量及其共价键占主导地位的原子 具有反常的屈服强度与温度关系【12，13】，在前期实验研 间强键结合性质赋予材料优异的抗磨料磨损与抗粘着 磨损性能，使其具备了作为耐磨材料主要耐磨增强相 的条件。然而其固有的室温脆性使其在磨损过程中易 发生脆性剥落，限制了其作为耐磨材料的应用。通过 金属间化合物合金，可望具有优异的耐磨性能。据此， 本实验设计并利用激光熔炼技术制得了以高硬度金属 合金化方法引入适当的韧性相能够显著改善Ti5Si3的 室温脆性【3’4】。据文献[5]报道，Ti．Ti5Si3原位复合材料 MPa．m“2增加为基体的双相金属间化合物新型耐磨合金，并研究了 的室温断裂韧性已从单相Ti5Si3的2～3．5 到11MPa-m¨2或25 MPa．m¨2。文献[6]利用感应熔化 金显微组织与耐磨性能的影响。 和电子束熔化技术制得Ti．Ti5si3共晶复合材料，在 1000下和1200下温度下的断裂韧性优于一般商用 1 实验方法 钛合金，在1000下时的蠕变性能优于钛合金。文献[7] 利用热压方法原位合成Ti5Si3／TiC纳米复合材料，室 金显微组织与耐磨性能的影响，在Ti．Co．Si三元等温 温强度比采用相同工艺制得的单相Ti5Si3合金材料提 高了近6倍。文献[8]利用机械合金化法与热等静压法 制得的Ti5Si3／TiAl复合材料韧性较单相Ti5Si3有很大 提高且具有优异的塑性变形能力。蒋平等人采用预涂 增加，其化学成分如表1所示。实验选用粒度为 Si，sic粉的方法对Ti．6Al一4v合金进行激光表面合金100～300 激光熔炼原料。合金铸锭激光熔炼制备在GS—TFL 化，制得了以Ti5Si3及Ti5Si3／TiC为增强相、以∥钛基 收到初稿日期：2006．12一09；收到修改稿日期：2007．01．30 基金项