TC4表面WC/Ni-MoS_(2)钛基复合涂层组织与摩擦学性能

拟在TC4表面合成Ti-S系自润滑耐磨熔覆层,并探究WC添加对涂层组织与摩擦学性能的影响,设计了TC4+Ni-MoS_(2)+xWC(x=5%、10%和15%)钛基材料体系,通过同轴送粉激光熔覆技术完成了涂层制备。研究表明,增加WC含量不利于改善涂层成形质量,但WC添加量变化并未影响涂层析出相种类,三种涂层均包括TiC、Ti_(2)Ni、Ti_(2)S和β-Ti基体;随着WC含量增大,TiC分布数量增多,粒径增大,生长形态由类球状逐渐演变为花瓣状;润滑相MoS_(2)未能在涂层中得到保留,其完全溶解后在钛基熔池体系下合成了与润滑相TiS等形态相似的条状相Ti_(2)S。三种WC含量的涂层显微硬度和耐磨性能均高于TC4基材,磨损机理均为磨粒磨损,但减摩性能均不低于TC4基材,说明原位Ti_(2)S相不具备自润滑功能;WC含量增加虽然有利于增大涂层的显微硬度和耐磨性能,但引起了涂层磨损面质量下降,摩擦系数波幅增大。

Y_(2)O_(3)含量对TC4表面WC增强钛基激光熔覆层组织与摩擦学性能的影响

目的增加航空TC_(4)合金的安全服役寿命。方法采用同轴送粉激光熔覆技术在其表面制备了TC_(4)+Ni-MoS_(2)+WC+xY_(2)O_(3)(x=0%、1%、2%、3%、4%,质量分数)耐磨复合涂层,利用着色渗透探伤、XRD、SEM、EDS、EBSD和TEM等多种检测手段和设备,分析了Y_(2)O_(3)添加对涂层组织与摩擦学性能的影响规律。结果3%Y_(2)O_(3)涂层的成形质量最优,所有涂层生成相相同,主要由TiC、Ti_(2)Ni、Ti_(2)S、基体β-Ti以及未熔WC组成。Y_(2)O_(3)与TiC、Ti_(2)S、Ti_(2)Ni之间形成了共格依附生长关系,所有涂层中均有效合成了TiC-Ti_(2)S、TiC-Ti_(2)Ni和Ti_(2)S-Ti_(2)Ni共格复合结构相。随着Y_(2)O_(3)含量增大,基体显露面积增加,其余物相逐步细化、团聚并沿晶界连续生长。所有涂层的显微硬度均高于TC_(4)基材,大小与Y_(2)O_(3)含量呈负相关变化。所有涂层的摩擦因数均高于基材,磨损率均低于基材,摩擦因数和磨损率随着Y_(2)O_(3)含量增加,出现了先降低后升高的变化规律,其中3%Y_(2)O_(3)涂层的摩擦因数最低(μ=0.4813),耐磨性(3.55×10^(4)mm^(3)/(N·m))和磨损面质量(Ra=21.24μm)最优。结论适量Y_(2)O_(3)有助于改善涂层的成形质量,Y_(2)O_(3)添加并未影响涂层物相种类,且可作为异质形核基底细化相互依附生长的TiC-Ti_(2)S-Ti_(2)Ni共格结构相,除基体相外,Y_(2)O_(3)易吸引其余物相在涂层晶界处钉扎;Y_(2)O_(3)含量增加不能增大涂层显微硬度,所有涂层均不具备减摩性能,但耐磨性均优于TC_(4)基材,适量Y_(2)O_(3)添加可使涂层综合摩擦学性能达到最优。