TA2钛表面激光合金化制备耐1000℃高温氧化Ti_5Si_3/Ti_3Al复合涂层

为了提高钛和钛合金表面的抗高温氧化能力,使用先预置一层硅粉后预置一层铝粉方式,采用激光合金化技术在TA2钛表面制备出耐1000℃高温的Ti_5Si_3/Ti_3Al复合涂层,并采用XRD、SEM和等温氧化技术对激光合金化后涂层的组织特征和1000℃、50h空气等温氧化性能进行了系统研究。研究结果表明:涂层主要由初生的Ti_5Si_3相和Ti_5Si_3/Ti_3Al共晶组织组成;复合涂层经过1000℃、50h空气等温氧化后的氧化增重速率约为基体的1/12;复合涂层的氧化产物主要是Ti O_2、Al_2O_3和SiO_2;复合涂层中Ti_5Si_3和Ti_3Al两相的存在是其抗高温氧化性能提高的主要原因。

Ti-6Al-4V合金激光表面合金化制备Ti_5Si_3/Ti耐磨复合材料涂层研究

利用预涂 Si粉对 Ti- 6Al- 4V合金进行激光表面合金化 ,制得以初生及共晶金属间化合物 Ti5Si3为增强相的快速凝固“原位”耐磨复合材料表面改性层 ,研究了激光表面合金化 Ti5Si3/β- Ti耐磨复合材料表面改性层的显微组织及其在干滑动磨损及二体磨料磨损条件下的耐磨性能。结果表明 :利用 Si粉对 Ti- 6Al- 4V合金进行激光表面合金化处理后 ,合金层硬度及耐磨性大幅度提高。

激光熔敷Ti_5Si_3/(NiTi_2+β+Ti_5Si_3)复合涂层组织与耐磨性

为了提高钛合金的干滑动磨损耐磨性能,以Ti-Si-Ni混合合金粉末为原料对BT9钛合金进行激光熔敷处理,制备出以金属间化合物Ti5Si3为耐磨增强相的快速凝固'原位'耐磨复合涂层,利用金相、SEM、XRD等技术分析了涂层的成分及显微组织结构,在室温干滑动磨损试验条件下测试了涂层的耐磨性.结果表明:涂层中Ti5Si3初生相均匀分布于NiTi2-β-Ti5Si3共晶基体上,整个涂层组织均匀、致密、无气孔、无裂纹;涂层与钛合金基材形成了良好的冶金结合,涂层具有很高的硬度,在室温干滑动磨损试验条件下具有优异的耐磨性能.

激光熔敷Ti_5Si_3/NiTi_2复合材料涂层的组织与耐磨性

以 Ti-Si-Ni合金粉末为原料,利用激光熔敷技术在BT9钛合金表面制备出了以金属间化合物Ti5Si3为增强相、以NiTi2为基体的Ti5Si3/NiTi2金属间化合物快速凝固耐磨复合材料涂层.Ti5Si3/NiTi2复合材料涂层的硬度高、组织均匀、致密、与基材之间为完全冶金结合,在干滑动磨损试验条件下具有很好的耐磨性.

激光熔敷Ti_5Si_3增强金属间化合物耐磨复合材料涂层组织及耐磨性研究

以 Ni- 5 9Ti- 2 1Si合金粉末为原料 ,利用激光熔敷技术在 BT9钛合金表面制备了含 Ti5Si3金属间化合物的耐磨复合材料涂层 .利用光学金相显微镜、扫描电子显微镜、能量色散谱仪及 X射线衍射仪观察分析了复合材料涂层的显微组织结构 ;同时考察了复合材料涂层在室温滑动干摩擦条件下的耐磨性能 .结果表明 :复合材料涂层主要组织包括Ti5Si3增强相、金属间化合物 Ni Ti2 与少量β钛基固溶体及 Ti5Si3共晶 ;其组织结构均匀 ,与基体之间为完全冶金结合 ;复合材料涂层具有硬度高、抗粘着磨损能力强的特点 ,在滑动干摩擦试验条件下表现出优异的耐磨性及良好的承载能力 ;其磨损质量损失随载荷增大变化很小 .

Ti6Al4V合金激光熔覆Ti_(3)SiC_(2)增强Ni60复合涂层组织与摩擦学性能

为了提高Ti6Al4V合金的耐磨减摩性能,在其表面利用激光熔覆技术制备出两种不同配比的Ti3Si C2/Ni60复合涂层,分别是5%Ti_(3)SiC_(2)+Ni60(N1)和10%Ti_(3)SiC_(2)+Ni60(N2)(均为质量分数),研究了这两种涂层在室温、300和600℃下的微观组织、显微硬度、摩擦学性能表现及相关磨损机理.结果表明:涂层主要由硬质相TiC/TiB/Ti_(x)Ni_(y),γ-Ni固溶体连续相和润滑相Ti_(3)SiC_(2)组成.N1、N2涂层的显微硬度均为基体(350HV_(0.5))的3倍左右,分别为1101.90HV_(0.5)和1037.23HV_(0.5),在室温、300和600℃下的摩擦系数分别为0.39、0.35、0.30和0.41、0.45、0.44,均小于基体的摩擦系数(0.51、0.49、0.47).N1、N2涂层在室温、300和600℃下的磨损率分别为3.07×10^(-5)、1.47×10^(-5)、0.77×10^(-5)mm^(3)/(N·m)和1.45×10^(-5)、0.96×10^(-5)、0.62×10^(-5)mm^(3)/(N·m),均远小于基体[35.96×10^(-5)、25.99×10^(-5)、15.18×10^(-5)mm^(3)/(N·m)].在本文中Ti_(3)SiC_(2)提高了Ti6Al4V合金的耐磨减摩性能,使得N1涂层表现出更好的减摩性能,N2涂层表现出更好的耐磨性能.室温下,磨粒磨损、塑性变形以及轻微的黏着磨损为两种涂层的主要磨损机理;300℃时,塑性变形、氧化磨损和黏着磨损是N1涂层的对应机理,600℃时出现了三体磨粒磨损;在300和600℃时,黏着磨损、氧化磨损及磨粒磨损为N2涂层的主要磨损机理.

钛表面激光熔覆原位制备Ti_5Si_3涂层结构及摩擦学性能

利用激光熔覆技术在钛表面预置硅粉原位制备了Ti5Si3涂层.用XRD、SEM和TEM分析了涂层的组成和组织结构.在UMT摩擦磨损试验机上对Ti5Si3涂层在不同载荷和不同滑动速度下的摩擦磨损性能进行了测试.实验结果表明:涂层的物相主要是Ti5Si3相和基材Ti相,涂层的显微结构为球状和块状晶,Ti5Si3涂层具有较高的显微硬度,涂层截面的平均显微硬度约为840 HV0.2,是钛基材的4.4倍;Ti5Si3涂层可显著提高钛基材的耐磨性能;Ti5Si3涂层的磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损.

MA及原位-热压合成TiC/Ti_5Si_3复合材料

以Ti粉、Si粉和C粉为原料,利用高能球磨及热压工艺合成了TiC/Ti5Si3陶瓷复合材料。研究了工艺条件尤其是热压温度对合成产物相组成及微观结构的影响,并结合DSC、XRD和SEM对反应合成机理进行探讨。结果表明:通过优化合成工艺,高能球磨12 h,热压温度1 400℃时,烧结6 h得到了高纯度的TiC/Ti5Si3陶瓷复合材料;合成过程为:反应开始时发生Ti+C■TiC,反应ΔG=-167.72 kJ/mol。2 h时发生5TiC+8Si■Ti5Si3+5SiC,反应ΔG=-62.12 kJ/mol,当6 h时发生3SiC+8Ti■Ti5Si3+3TiC,反应ΔG=-697.8 kJ/mol。显微结构表明:TiC/Ti5Si3复合材料的合成过程伴随Si熔融,该材料以TiC-Si-Ti5Si3形式相结合,其中Si为黏结剂。

灰铸铁表面原位合成TiC/Al_3Ti复合涂层的组织及耐磨性

采用铸造反应合成技术在灰铸铁表面原位合成TiC/Al3Ti复合涂层材料,对复合涂层的显微组织、硬度和耐磨性进行了研究。结果表明:Al-Ti-C体系完全反应后可制备出纯净的TiC/Al3Ti表面复合涂层材料,该表面复合材料组织致密,并随着涂层中TiC含量的增加,材料的硬度有所提高,表面复合涂层的硬度明显高于铁基体的硬度,磨损性能也要优于铁基体,明显改善了铸铁的表面硬度和摩擦性能。

熔渗反应合成铝基表面Al3Ti/Al复合涂层

采用Al-Ti体系,通过熔渗结合原位反应法制备出Al基表面Al3Ti/Al复合涂层,研究了涂层的微观结构、相组成、过渡层形貌及显微硬度分布。结果表明:熔渗温度由700℃增加至800℃,涂层中Al3Ti颗粒长大,分布更加均匀,形状由近球形转变为短棒状,同时有少量Al3Ti相扩散至Al基体内部形成粗针状形貌。不同熔渗温度下,Al3Ti/Al复合涂层和Al基体在界面处均形成良好的冶金结合。Al∶Ti摩尔比为5∶1时,涂层中Al3Ti颗粒数量较多,团聚现象严重,涂层致密度较低;随着Al∶Ti摩尔比增加到7∶1,Al3Ti颗粒数量减少,尺寸减小至5~8μm,分布更加均匀,涂层致密度显著增加。不同成分复合涂层硬度均显著高于基体,并随Al3Ti含量增加而升高,最高可达180HV,为Al基体硬度的3.9倍。

Nb 含量对 Ti_3Al+Ti_5Si_3 双相合金的影响

研究了Ｎｂ含量对Ｔｉ３Ａｌ＋Ｔｉ５Ｓｉ３双相合金组织和性能的影响．结果表明，随着Ｎｂ原子含量从０增加到２０％，合金的组织形貌变化不大，仅在Ｎｂ含量为１０％时，出现网篮状组织．合金在室温下的断裂强度以及基体的显微硬度均随Ｎｂ含量的增多而增大．加入１０％Ｎｂ的双相合金其综合性能最好．

Ti3SiC2含量对热处理态(Ti5Si3+TiC)/TC4复合材料组织及力学性能的影响

针对钛基复合材料中增强相易团聚的问题,采用固溶加时效的热处理工艺对其组织进行优化,研究了Ti3SiC2含量对材料微观组织及力学性能的影响。通过扫描电子显微镜和能谱分析仪观测了不同Ti3SiC2含量的复合材料的微观组织形貌,并探究热处理过程中基体组织的细化机制与增强相的析出规律,进而分析了室温力学性能的变化规律。实验结果表明:随着Ti3SiC2含量的增加,固溶处理后的原始晶粒尺寸大幅度减小,时效处理后的片状α相和团簇组织的平均尺寸也呈递减趋势;Ti5Si3颗粒在β相内、α/β相界处和α相内均有析出,其含量随Ti3SiC2质量分数增加而递增;(Ti5Si3+TiC)/TC4复合材料的屈服强度和抗压强度均明显高于相同热处理条件下的基体TC4合金,当Ti3SiC2的质量分数为8%时,复合材料的屈服强度和抗压强度分别达到1 930 MPa和2 500 MPa,综合力学性能最优;当Ti3SiC2的质量分数继续增加至10%时,复合材料的力学性能难以通过固溶和时效处理进一步改善。

Ni_3Si涂层对Ti_6Al_4V合金抗NaCl/O_2/H_2O(g)协同腐蚀性能的影响

研究了磁控溅射法制备的Ni3Si涂层对Ti6Al4V合金在600℃下,抗NaCl/氧气/水蒸气协同腐蚀性能的影响.结果表明,在材料遭受腐蚀的过程中,Ni3Si涂层有效地改善了Ti6Al4V合金抗NaCl/氧气/水蒸气综合腐蚀的能力;而无涂层试样遭受了严重的腐蚀,不仅发生了内氧化,而且有大量的腐蚀产物脱落.利用带能谱的扫描电镜、X射线衍射、电子探针和表面光电子能谱对样品的腐蚀行为进行了分析,并讨论了涂层抗腐蚀的机理.

一种新型抗蠕变TiAl合金的显微组织分析

研究了最近发展的工业用抗蠕变ＴｉＡｌ合金的显微组织，对合金中不同的析出相进行了细致的分析．Ｔｉ－４７Ａｌ－２Ｗ－０５Ｓｉ合金主要表现为包括γ等轴晶和层片状晶团的双态组织．由于合金元素Ｗ对β相稳定化和有序化的重要作用，合金析出了不同形态的Ｂ２结构Ｔｉ（Ａｌ，Ｗ）相．而Ｓｉ的加入使合金产生了大量的ζ－Ｔｉ５Ｓｉ３颗粒相，该相主要分布在α２／γ界面上。

激光原位合成TiN/Ti_3Al基复合涂层

利用Ti与AlN之间的高温化学反应,在TC4钛合金表面激光原位合成了TiN/Ti3Al基金属间化合物复合涂层.借助XRD和SEM分析了涂层的物相组成和显微组织.结果表明,涂层主要由TiN和Ti3Al组成.当Ti与AlN摩尔比为4:2时,涂层中TiN含量随激光功率密度的增大而减小;Ti与AIN摩尔比为4:1时,TiN含量随激光功率密度的增大而增大.TiN增强相点阵常数的精确计算显示,涂层中TiN相出现晶格畸变现象,结合EDS分析表明,TiN固溶的Al含量随功率密度的增加而减小.SEM分析表明,TiN增强体的生长形态随着激光功率密度的增大由棒状逐渐向颗粒状转变.当Ti与AlN的摩尔比为4:1,激光功率密度为15.28 kW·s·cm^(-2)时,涂层表面的宏观形貌较好,微观组织无气孔和裂纹,试样截面显微硬度自基体至涂层表面变化平缓,涂层平均显微硬度达到844 HV_(0.2),约为基体合金的3.4倍.

微波烧结原位合成(Ti_5Si_3+TiC)/TC4复合材料组织性能研究

通过Ti-SiC反应体系,选择粒径为45μm的基体TC4,5μm的增强相SiC(质量分数为5%和10%),经过低能球磨混粉后,微波烧结原位合成颗粒增强钛基复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对制备的钛基复合材料进行组织结构分析,并对钛基复合材料的致密度、显微硬度、压缩强度、抗拉强度、耐磨性和抗氧化性进行测试研究。结果表明,钛基复合材料主要由增强相TiC,Ti_5Si_3及基体Ti_3种物相组成。TiC呈颗粒状,有明显的棱角,而Ti_5Si_3呈熔融状颗粒,但是颗粒没有明显的棱角,增强相呈准连续网状分布,随着SiC含量的增加,网状结构不清晰,部分增强相团聚在一起。复合材料的相对密度、显微硬度和压缩强度随SiC含量的增加而增加,分别达到98.76%,HV729和2058MPa,但是复合材料的室温拉伸强度随SiC含量增加而降低。引入增强相后,复合材料的抗氧化性和耐磨性均高于基体,且耐磨性和抗氧化性随SiC含量增加而增加,其室温磨损机制主要为粘着磨损。

AA6063铝合金表面激光熔覆TiC/Al3Ti复合材料涂层

将Al、Ti和TiC粉末预涂在AA6063铝合金表面,采用激光熔覆法制备了TiC/Al3Ti复合材料涂层,分析了激光熔覆层的显微组织和硬度分布。结果表明,采用合适的激光工艺可获得无裂纹和孔洞且表面平整的熔覆层。熔覆层由枝晶状Al3Ti、枝晶间α-Al和均匀分布的TiC颗粒组成,TiC颗粒在激光辐照过程中未发生熔解,熔覆层与基材的界面结合良好。随与熔覆层表面距离的增加,Al3Ti枝晶的尺寸变大,α-Al的含量减少。激光熔覆层的硬度可达700HV0.2,显著改善了AA6063铝合金的表面硬度。

TiC/Al_3Ti表面复合涂层的冶金合成

采用铸造反应合成技术在钢铁表面合成TiC/Al3Ti金属间化合物基复合材料涂层。研究了涂层的物相、组织和界面形貌,测试了涂层的硬度分布并对涂层的形成机理进行探讨。结果表明:在熔融铁液作用下,Al-Ti-C体系反应完全,制备出TiC颗粒增强金属间化合物基表面复合涂层。TiC颗粒均匀地镶嵌在Al3Ti基体上,涂层致密。当TiC含量较少时,TiC呈条状;随着TiC含量的增加,TiC尺寸逐渐减小,且由长条状向粒状转化。涂层与铁基体界面为良好的冶金结合,从涂层到界面处Al、Ti、Fe、C元素呈梯度变化。涂层的硬度明显高于基体,且随着涂层中TiC含量的增加略有提高。

含等离子喷涂ZrO_2热障涂层的Ti_3XC_2(X=Al,Si)性能研究

在1450℃真空下保温1.5 h进行热压反应烧结制备了纯度为90%以上的Ti_3AlC_2和Ti_3SiC_2层状结构陶瓷,研究了它们的物相组成、微观结构、力学性能及热物理特性,并在2种陶瓷基体上进行了无金属粘结过渡层等离子喷涂ZrO_2热障涂层处理,考察了涂层的结合强度与热冲击特性.结果表明,Ti_3AlC_2和Ti_3SiC_2基体材料的抗弯强度和断裂韧性分别为536 MPa,7.8 MPa·m^(1/2)和457 MPa,6.8 MPa·m^(1/2),在25—1000℃温度范围内的平均线膨胀系数分别为8.77×10^(-6)和9.14×10^(-6)/℃,前者的力学性能与热稳定性均优于后者;等离子喷涂后,整体材料的热导率下降幅度达60%以上,涂层与基体结合牢固且具有良好的抗热冲击特性;对2种基体的涂层隔热效应的计算表明,0.3mm厚ZrO_2涂层外表面与内界面的温差分别为341和358℃,可显著提高工件的使用温度.

亚共晶Al-Si合金的细化处理

比较了Ａｌ－３％Ｔｉ－３％Ｂ，Ａｌ－５％Ｔｉ－１％Ｂ中间合金对亚共晶Ａｌ－Ｓｉ合金的晶粒细化效果。结果表明，Ａｌ－３％Ｔｉ－３％Ｂ中间合金的细化作用明显优于Ａｌ－５％Ｔｉ－１％Ｂ。主要是Ａｌ－５％Ｔｉ－１％Ｂ中间合金加入熔体中，过量的Ｔｉ在ＴｉＢ２／熔体界面形成三元铝化物，通过包晶反应成为α－Ａｌ的异质晶核，但包晶反应温度的急剧下降是导致晶粒细化能力下降的直接原因；而Ａｌ－３％Ｔｉ－３％Ｂ中间合金加入熔体中，过量的Ｂ在ＴｉＢ２／熔体界面形成富Ｂ层，在冷却过程中，将发生共晶反应，生成大量的α－Ａｌ晶核，达到细化目的。