铝合金表面SHS辅助激光熔敷TiCNi涂层工艺研究

基于Ti与C自蔓延高温合成反应原理,利用SHS(自蔓延高温合成)辅助激光熔敷技术,通过优化激光功率、扫描速度、光斑直径、光斑搭接率等工艺参数,成功地在LY12铝合金基体表面制备出TiCNi功能梯度金属陶瓷基复合材料涂层。显微组织分析、能谱分析和X射线衍射分析表明,熔合层为Ni-Al金属间化合物。涂层组织致密而纯净,各层之间成分彼此扩散,无明显的界限,为完全的冶金结合。反应热粗化了临近界面基体的晶粒度;解释了涂层合成过程和结合机理。涂层的形成是Ti与Ni、Ti与C、Ni与Al之间的一系列SHS反应的结果。不同温度下的热震性测试结果表明,涂层的热震性能优良。

钢表面氧乙炔火焰辅助SHS反应辊压制备TiC-Ni涂层

提出了钢板表面预涂自蔓延材料,采用反应辊压技术制备功能梯度涂层新工艺;建立了计算TiC-Ni功能梯度涂层温度场及应力场的数学模型和涂层结构的物理模型。采用有限元分析软件分析了自蔓延反应喷涂后的辊压过程中残余应力场的分布,对不同辊压速度、温度条件下涂层残余应力场进行了模拟与比较。同时分别对经辊压和不经辊压的情况进行了比较。用金相显微镜观察涂层与基体横截面的形貌。结果表明:辊压能有效缓解涂层的残余应力;涂层的显微组织致密纯净,界面两侧的成分相互扩散,形成了冶金结合的界面。解释了涂层结合机理,它包含了Ti和Ni,Ti和C之间的两级SHS反应和Ni与Fe之间的一个界面扩散反应。反应辊压加工,使试件在熔合区与TiCNi界面间和熔合区与钢基体间都获得了很好的接合。

自蔓延反应喷涂锻造温度场和残余应力的数值模拟

采用ANSYS有限元软件对钢板表面反应预涂TiCNi涂层以及反应喷涂后锻造两种加工过程的温度场和残余应力场进行了模拟计算和比较,得到了各涂层基体喷涂锻造温度场规律。基体高温时喷涂锻造可以降低涂层试件的冷却速度,从而减缓裂纹的产生;研究了反应喷涂锻造对涂层残余应力的影响。结果表明:锻造后各层中的残余应力远小于锻造前各层中的残余应力,而提高始锻造温度可以减小涂层中残余应力。