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* 原材料粒度及含量对激光熔覆原位合成TiB/TiN涂层组织和耐磨性能的研究 答辩人：欧阳靖 导 师：李敏 目录 研究背景及主要研究内容 实验装置及分析测试方法 实验结果与讨论 结论 钛合金的应用 表面改性方法 Methods C D B E 激光熔覆 电镀与化学镀 气相沉积技术 涂料与涂装技术 A F 转化膜技术 热喷涂与堆焊 激光熔覆 特点： 低的稀释率 较少的气孔和裂纹缺陷 组织致密、熔覆层与基体结合好 适合熔覆材料多 粉末粒度及含量变化大 TiB与TiN的原位合成 Ti + BN TiB+ TiN 3Ti + 2BN→TiB2 +2TiN 2Ti + BN →TiB + TiN TiB2 + Ti→ 2TiB Ti + 2BN→TiB2 + N2 2Ti + 2BN→2TiB+ N2 Ti + BN → TiN+ B 国内外研究现状 北京航天航空大学H. M. Wang课题组 西北大学Y. L. Yang课题组 中科院Y. P.Pu 哈尔滨工业大学的R. L.Sun P. A.Molian 采用TiCN/Ti熔覆Ti-6Al-4V复合涂层，以及采用TiCN，TiO2和Ti的复合组织熔覆层，其表面的硬度得到大幅度提高，耐磨性也有一定程度的增加，但是熔覆层存在大气孔。 分别研究了在纯钛基体上熔覆原位合成的TiN/Ti3Al、TiC/Ti3Al 和SiC/Ti3Al 复合涂层，系统研究了添加量对摩擦性能的影响，对比研究结果得到耐磨性TiN/Ti3Al TiC/Ti3Al SiC/Ti3Al。 在Ti-6Al-4V合金上分别添加金属间化合物TiN、Cr3C2、TiC及TiB2-TiC -M23(CB)6为增强相增强NiCrBSiC粉末，结果表明，在优化工艺参数下可以获得连续、均匀、无裂纹和气孔的熔覆层。 在TC4合金表面激光熔覆BN和BN-NiCrCoAIY复合涂层。分析表明涂层中存在TiN、TiB2等相，BN和BN—NiCrCoAlY涂层的硬度范围从1200-1600HV，其最大硬度约是TC4合金激光重熔表面硬度的2倍。 通过“原位”生成氮化物以及金属间硬质化合物（Ti5Si3、NiTi、Ti2Ni3Si）等耐磨涂层，获得涂层与基体结合良好，耐磨性能比原始钛合金提高数百倍。 本论文的研究内容 Ti-3Al-2V 强化相 一、系统研究Ti与BN的摩尔比例、BN的颗粒大小对熔覆层组织强化相组成、强化相分布和均匀程度的影响； 耐磨涂层 三、研究激光熔覆工艺参数对原位合成TiB和TiN复合陶瓷强化涂层的耐磨性能的影响规律，并研究耐磨层的磨损机理。 组织形貌 二、研究Ti-BN体系原位合成TiN和TiB的微观组织形貌 内容提要 研究背景及主要研究内容 实验装置及分析测试方法 实验结果与讨论 结论 实验材料及工艺参数 基体材料：Ti-3Al-2V 材料 Al V Fe C N O H Ti Ti-3Al-2V 3.3-5.0 1.2-2.5 0.25 0.1 0.05 0.15 0.015 其余 熔覆合金粉末： Ti粉末、h-BN和c-BN粉末 工艺参数 激光功率 （W） 激光扫描速度（mm/s） 送粉速度 BN：Ti （原子比） BN的类型 和粒度 1000 6 7.1(g/min) 1:4 h-BN (粒度： 30um) 1:8 1:16 1000 6 7.1(g/min) 1:4 c-BN (粒度： 30um) c-BN (粒度：100um) 主要分析设备 显微硬度测量仪： 对试样进行显微硬度测量 扫描电镜： 微观组织的形貌以及摩擦试样 的表面进行观察。 滑动摩擦机： 测量熔覆层和基材的磨损性能 X 射线衍射分析仪： 分析熔覆层的相组成 内容提要 研究背景及主要研究内容 实验装置及分析测试方法 实验结果与讨论 结论 XRD能谱分析 图 3-3 不同 BN 含量条件下， 熔覆组织的 XRD 图谱 （ 激光功率 1400W， 激光扫描速度 6mm/s） 图 3-4 不同粒度 BN 条件下熔覆层的 XRD 衍射图片 （ 激光功率 1800W， 激光扫描速度 6mm/s，送粉量 5.8g/min， BN :Ti =1: 4） （a）G1 样品 100～150μm； （b）G2 样品 10～30μm； 涂层组织观察 BN含量变化 （a）BN：Ti=1:16 的小倍照片 （b）BN：Ti=1:16 的放大倍照片 （c）BN：Ti=1:8 的小倍照片 （d）BN：Ti=1:8 的放大倍照片 （e）BN：Ti=1:4 的小倍照片 （f）BN：Ti=1: