TiC增强钛基复合材料激光熔覆层显微组织及形成机理

在Ti-6Al-4V(质量分数,下同)合金表面进行了Ti+TiC激光熔覆试验研究。利用SEM对熔覆层的显微组织进行了分析,提出了一个激光熔覆层显微组织演化过程模型,对显微组织的形貌特征和形成机理进行了解释。从复合材料的制备过程、质量、工艺性、制造成本和增强效果等多个方面,对激光熔覆Ti+TiC复合粉末制备钛基复合材料的方法进行了分析。结果表明:采用激光熔覆Ti+TiC复合粉末制备TiC/Ti复合材料是一种可行的方法。

激光熔覆原位自生TiC颗粒增强镍基复合涂层的组织与耐磨性

采用预置粉末法在45钢表面进行激光熔覆镍基Ni60A+x%(SiC+Ti)(质量分数,下同)复合粉末涂层的实验研究。使用往复式磨损试验机对不同涂层材料的熔覆层进行干摩擦磨损实验,利用金相显微镜、扫描电镜(SEM)观察和分析熔覆层的显微组织与磨损形貌。结果表明:复合粉末通过原位反应生成弥散分布的TiC颗粒增强复合涂层,随着(SiC+Ti)含量的增加,颗粒状TiC的尺寸和数目逐渐增加;复合粉(SiC+Ti)含量达到60%时,微观组织有气孔和夹杂缺陷;复合粉(SiC+Ti)含量为48%时,熔覆层耐磨性最佳;复合涂层的磨损主要为磨粒磨损,机理为微观切削和挤压剥落。

激光熔覆原位合成TiC-TiB_2增强钴基复合涂层的研究

为了提高零件表面强度和耐磨性,以TiO2,Al,B4C和KF-Co50合金粉末为原料,利用激光熔覆技术,采用预置粉末法,在Q235钢基体表面原位合成了TiC-TiB2增强Co基复合涂层。使用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪对熔覆层的组织和物相进行了分析,并对熔覆层的显微硬度及耐磨性能进行了测试。结果表明,熔覆层与基材呈现良好的冶金结合,组织致密,无裂纹、气孔等缺陷;熔覆层的主要组成相有γ-Co,TiC,TiB2,Cr23C6等;熔覆层平均显微硬度达770HV0.2,耐磨性能优异。这一结果对提高零件使用寿命具有积极意义。

激光形成原位TiC颗粒增强涂层的组织及性能

利用激光熔覆制备了TiC颗粒（TiC_p）增强金属基复合材料涂层，其中TiC_p为激光熔覆过程中原位形成.细小的原位TiC_p尺寸为几十至几百纳米，弥散分布于晶粒内部，并在涂层中呈密度梯度分布；高分辨电子显微镜证实TiC/涂层合金的相界面洁净，无界面反应物及非晶结构存在；

激光熔覆原位TiC/Fe复合涂层增强相形成机制研究

激光熔覆技术在制备原位自生颗粒增强金属基耐磨复合涂层领域具有良好的应用前景。以廉价钛铁和石墨为熔覆粉末,采用横流CO2激光器在低碳钢基体上制备了TiC增强Fe基复合涂层,并对涂层物相组织和TiC增强相的形成机制进行了研究。结果表明,增强相TiC通过原位冶金反应形成,在熔体的冷却过程中析出长大,具有树枝晶和鱼骨状两种形态。树枝晶形态的TiC为熔体先析出相,其生长形态受界面前沿成分过冷和晶体生长习性控制。鱼骨状TiC由δ-Fe和TiC的准共晶反应形成,溶质原子扩散特征和晶面能决定了共晶TiC的最终鱼骨状形貌。均匀弥散分布的TiC增强相有助于提高涂层的耐磨损性能。

激光熔覆TiC_p/Ni合金自生梯度涂层及其自生机制

采用激光一步涂覆方法制备了梯度结构的TiC／（Ni合金）复合涂层.熔覆层的组织由TiC颗粒、γ－Ni枝状初晶及枝晶间的共晶组成。从熔覆层底部到顶部TiC颗粒呈现连续的梯度变化，即颗粒尺寸从0．8μm增长到4．5μm、体积含量从4％增加到33％；TiC颗粒的形貌也相应地从近似“球形”的细小粒子过渡到粗大的花瓣状粒子簇。TiC颗粒的快速长大主要来自颗粒的碰撞与粘结。凝固前沿对浮升速度相对较慢的TiC小颗粒优先捕获是导致熔覆层梯度结构原位生成的决定性因素。

激光熔覆原位生成TiC陶瓷颗粒的形貌研究

基于Materials Studio软件对TiC陶瓷颗粒的生长机制进行仿真分析,对其形貌进行合理预测。为了验证仿真结果的准确性,在H13钢基体上制备了(Ti+C)/Ni60激光熔覆层。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计等对涂层中TiC的形貌以及涂层的物相和硬度进行了检测分析。结果表明,仿真预测得到的TiC陶瓷颗粒在形貌上和实验结果具有较高的一致性,TiC颗粒平面形状以正方形、菱形等四边形为主,在熔覆过程中,熔覆环境、物相生长抑制、固液相作用是导致预测形貌和实际形貌存在一定差异的主要原因。原位制备的TiC陶瓷颗粒在涂层中分布均匀,整个涂层的显微硬度得到明显提高。

激光熔覆制备原位自生TiC增强Ni_3(Si,Ti)复合涂层研究

运用激光熔覆技术修复受损的烟汽轮机叶片,在GH864镍基合金表面制备原位自生TiC颗粒增强Ni3(Si,Ti)金属间化合物复合涂层.利用扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射仪及显微硬度计研究了(Ti+C)的加入量对熔覆层组织及硬度的影响.研究表明:在优化的工艺参数下可获得宏观质量完好,无裂纹、气孔等缺陷,且与基体呈冶金结合的激光熔覆层,熔覆层由Ni(Si)、Ni3(Si,Ti)和TiC组成;当合金粉末中(Ti+C)的加入量为20%时熔覆层的硬度最高可达780Hv,是基体材料的2.4倍.

原位自生陶瓷颗粒增强激光熔覆层微观组织结构及TiC晶体形貌生长机制

采用激光熔覆工艺在45碳钢表面用自配Ni60+(B4C+Ti)粉末体系制备了陶瓷颗粒含量不同的激光熔覆层,用XRD、SEM、EDS、TEM及显微硬度计等分析手段,详细研究了熔覆层的微观组织结构,分析研究了熔覆层中原位自生TiC颗粒形貌及生长机制.激光熔覆层中不仅形成设计的原位自生TiC、TiB2颗粒,还形成CrFeB、Cr7C3等相.其中颗粒状TiC颗粒较均匀的分布在熔覆层中,有时会呈“串点”分布,熔体中生长充分时形成枝晶状,根据晶体生长理论分析并提出了TiC枝晶的生长模型.

激光熔覆原位合成反应机制的研究

通过激光熔覆技术,采用不同粒度BN和Ti粉为原料在Ti-3Al-2V钛合金表面原位合成Ti B/Ti N钛基复合涂层。采用扫描电子显微分析(SEM)、X射线衍射(XRD)和显微元素分布(EPMA)分析强化相的形貌、相组成和元素分布,探讨激光熔覆条件下Ti-BN体系原位合成反应机制。结果表明:采用不同粒度BN和Ti粉为原料制备Ti B/Ti N-Ti基复合涂层。粗BN为原料强化相原位反应机制主要由扩散机制和溶解-析出机制共同控制,BN为形核质点,促进Ti N的形核生长;细BN为原料强化相原位反应机制主要由溶解-析出机制控制。

激光熔覆层裂纹的形成机理及控制措施

分析了激光熔覆层裂纹的形成机理,描述了熔覆层裂纹的宏观形貌和分类,从多方面总结了防止裂纹产生的控制措施,提出了一些解决熔覆层开裂问题的建议以及今后的研究方向和思路。

激光熔覆原位生成TiC-zrC颗粒增强镍基复合涂层

采用预涂粉末激光熔覆技术，在45#钢表面制备出原位生成TiC—ZrC颗粒增强的镍基复合涂层。使用扫描电镜（SEM），EDS能谱和X射线衍射（XRD）对熔覆层的显微组织和物相构成进行了分析，并对熔覆层进行了硬度、摩擦性能测试。结果表明，在适当的工艺条件下，原位生成TiCZrC颗粒增强镍基复合涂层形貌良好，涂层与基材呈冶金结合。熔覆层底部组织为定向生长的γ（NiFe）树枝晶，熔覆层中上部组织为先共晶析出的TiC—ZrC颗粒相和Cr3C2条状相均匀分布于γ（NiFe）树枝晶基体中。熔覆层具有高的硬度（平均硬度HV0.3 1300）和良好的耐磨性，与纯Ni60熔覆层相比，其磨损失重仅为纯Ni60熔覆层的1／4。熔覆层硬度和耐磨性的提高归因于大量TiC—ZrC复合颗粒的形成及其在涂层中的均匀弥散分布。

激光熔覆反应合成TiC和TiB_2的生长机制

利用原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电镜(TEM)对TC4合金表面NiCrBSiC合金激光熔覆层中反应合成的TiC和TiB2形貌进行了观察,分析了TiC和TiB2相的生长机制。结果表明,激光熔覆反应合成的TiC相呈等轴树枝晶状,并具有非小平面和小平面两种生长界面(当树枝品是寸较小时,具有非小平面生长界面,当树枝晶尺寸较大时,具有小平面生长界面),TiB2相呈六棱柱状,通常住TiC树枝晶表面异质形核,并以小平面形式生长,最终形成心部为TiC相外部为TiB2相的特殊复相结构。

送粉法激光熔覆制备TiC颗粒强化Ni基合金复合涂层的研究

利用 3kW连续波快速轴流CO2 激光器和送粉式激光熔覆技术在碳钢表面进行了制备原位自生TiC颗粒强化Ni基合金复合涂层的研究。实验结果表明 :涂层以外延生长的方式生长 ,与基体呈良好的冶金结合 ,涂层宏观质量完好 ,无裂纹。涂层组织由γ -奥氏体枝晶、CrB、Ni3 B、M2 3 C6和TiC组成。从熔覆层底部到顶部显微硬度逐渐增大 ,最大可达HV0 .2 1 2 0 0 ,是基材显微硬度的

原位TiC/金属基激光熔覆涂层的微结构特征

利用激光熔覆制备了原位形成TiC陶瓷颗粒增强金属基复合材料涂层 ,TiC为熔覆时原位形成。颗粒细小弥散 ,具有内晶型及密度梯度分布特征 ;HREM观察表明 ,TiC/基体界面结构具有洁净及微晶过渡特征 ,无界面反应物 ;熔覆组织具有较高的显微硬度及耐磨性。

激光复合溶胶凝胶法制备TiC强化涂层的工艺研究

采用Nd…YAG激光对预置有溶胶凝胶法制备的TiO2/C混合粉末的45#钢表面进行激光强化实验,制备TiC增强强化涂层。研究了激光工艺参数以及TiO2/C的成分配比对强化层生成物相的影响,探寻生成TiC的最佳工艺组合和粉末材料的成分配比。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)测试方法对激光强化样品进行物相、显微组织以及元素分析。结果表明,能生成TiC的最佳工艺组合为激光电流250A,脉冲频率18Hz,脉冲宽度2.5ms,扫描速度为50mm/min,TiO2与C的物质的量比为1…5。在上述工艺条件下,可在45#钢表面原位合成TiC增强相,并获得TiC颗粒均匀分布的强化涂层。

激光熔覆原位生成Ti(C_(0.3)N_(0.7))增强相机制

利用高能量的二氧化碳激光束在钢制的工件表面进行了激光熔覆改性处理,制备生成了含有碳氮化钛Ti(C,N)硬质相的复合熔覆层。在热力学分析的基础上,利用电子探针(EPMA)和X射线衍射(XRD),对熔覆层中原位生成的第二相粒子Ti(C,N)的形成机制进行了探究。研究结果表明,先前加入的颗粒状TiN在激光熔覆过程中首先发生了分解反应,而后生成了Ti原子和N原子,新生成的Ti原子再分别与C、N两原子发生化合反应,重新生成了碳化钛TiC和氮化钛TiN两种硬质相。TiC和TiN两者的晶体结构和晶格常数非常相似,它们相互固溶,原位生成了碳氮化钛Ti(C,N)连续固溶体,冷却凝固时新生成的碳氮化钛Ti(C,N)固溶体在熔覆层中以Ti(C_(0.3)N_(0.7))颗粒强化相析出。它们在熔覆层的基体内呈弥散分布,颗粒细小,形状不规则。