TiAl合金激光熔覆复合材料涂层耐磨性研究.docVIP

TiAl合金激光熔覆复合材料涂层耐磨性研究 88材料热处理第27卷 :20)预涂于试样表面,粉末粒度为40～140ktm,预涂 层厚度为1.5～2.0mm.采用5kW横流激光器,激光 输出功率2.8kW,光斑大小1mm×18mm,光束扫描速 度为2.00mm/s.沿激光扫描的垂直方向切取试样, 在RigakuRotaflexD/maxrBX射线衍射仪上进行XRD 分析,利用SEM(型号为JEOLJSM一5800和S-530,装有 OxfordLinkISISEDS系统)分析熔覆涂层的组织和物 相成分.室温干滑动磨损试验在MM一200环一块式 磨损试验机上进行,试样尺寸为8mm×10mm× 10ram,对磨环为淬火一低温回火的45钢,硬度为53 ±3HRC.试验条件为法向载荷98N,对磨环旋转速 度为400r/min,滑动行程为2.21×10m.高温滑动磨 损在MMG一200销一盘式高温磨损试验机上进行,试 样尺寸为5mm×6mm×7mm,对磨盘为经固溶处理的 奥氏体不锈钢1Crl8NOTi.试验条件为主轴转速 10Of/rain,载荷80N,常温跑合20min,高温(600oC)磨 损30min.跑合的目的是:观察上,下试样磨面是否 磨合,上试样磨面各点是否与下试样都接触.采用称 重法,用感量为10g的分析天平称取试样磨损失重 (所有结果均为3个试样的平均值),用相对耐磨性作 为评定试样耐磨性高低的标准,相对耐磨性为原始试 样磨损失重和熔覆涂层磨损失重的比值.分别采用 光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察磨损表面和 正切面形貌以分析磨损机理. 2试验结果与分析 2.1耐磨性试验结果 利用NiCr—Cr3C,混合合金粉末对TiA1合金进行 激光熔覆所获复合材料涂层的组织,实际上是在高能 激光束的照射下,预涂NiCr,Cr3c2原料合金粉末熔 解,基体TiA1合金表面熔化,形成Ni—Cr-C—Ti—A1.Nb合 金化熔池,合金化熔池在随后激光束前移之后主要依 靠外界空气的辐射传热和基体材料的热传导作用快 速凝固而最终形成了一cG.TiC高温耐磨复合材料激 光熔覆涂层.其中基体7为具有优良强韧性及抗氧 化性能的NiCrA1过饱和镍基固溶体.该涂层物相组 成和形成机理,文献[12,13]已经做过详细讨论. 表1为原始Ti合金以及预涂不同成分NiCr- cr3C2合金粉末激光熔覆涂层的室温干滑动磨损耐磨 性试验结果,可见,在本文激光熔覆及磨损试验条件 下,预涂NiCr.50%Cr3C,合金熔覆涂层的耐磨性最 好,其相对耐磨性为1.90,而预涂NiCr一20%cc,及 NiCr.80%CG熔覆涂层的相对耐磨性分别为1.06 和1.73. 表2为原始TiAJ合金以及预涂NiCr一50%Cr3C2 合金粉末激光熔覆涂层的高温(600~C)滑动磨损耐 磨性试验结果,可见,激光熔覆涂层具有比原始TiAJ 合金优异的高温滑动磨损耐磨性. 表1原始TiA!合金和激光熔覆复合 涂层的室温滑动磨损相对耐磨性 Table1Relativeweal-restanceofthelasercladcomposite coaan~atloomtemperature TiA1alloy I丑sercladcompositecoatingobtainedwitlINiCr-80% Cr3C2precursormixedpowders LasercladcompositecoatingobtainedwithNiCr-50% Cr3C2precursormixedpowders LasercladcompositecoatingobtainedwithNiCr-20% Cr3C2precursormixedpowders 表2原始TiM合金和激光熔覆复合涂层 的高温(600℃)滑动磨损相对耐磨性 Tablle2Relativewearresistanceofthelaserclad compositeeoanngsat6O0℃ TestmaterialRelativeweal?resistance TiA1alloy1.00 LasercladcompositecoatingobtainedwithNiCr-50%Cr3C2 2.12 precursormixedpowders 2.2室温滑动磨损机理分析 图1(a)为原始Ti合金室温干滑动磨损后的表 面形貌,可以看出,原始合金试样磨损以后,磨损表 面有明显的塑性变形,断续粘附转移形貌和浅层剥落 现象,一些颗粒和块状物附着在表面.分析其磨损过 程为:由于原始合金试样表层组织是全片层状的7一 TiA1合金,在一定应力作用下对磨45钢环能够容易 地压入其表面并在相对滑动中对其进行连续切削 而留下较长的,均匀连续的划痕和