激光合成原位顆粒增強(qiáng)金屬間化合物基復(fù)合涂層組織及形成機(jī)制研究.pdf

1、本文利用激光表面合金化技術(shù)，以Al+TiC混合粉末為原料，分別在20＃鋼、電解鎳、Ti-6Al-4V鈦合金基材表面制備了TiC增強(qiáng)金屬間化合物基復(fù)合涂層，分析了涂層的顯微組織結(jié)構(gòu)，研究了TiC的溶解及析出規(guī)律，模擬了熔池溫度場(chǎng)分布及稀釋率，測(cè)試了涂層的顯微硬度和納米硬度，討論了涂層的顯微組織形成機(jī)制。
　　研究結(jié)果表明:在20＃鋼表面制備的TiC/Fe3Al復(fù)合涂層，溫度在2300 K以上時(shí)，TiC在Fe-Al合金熔池中發(fā)生溶解，

2、然后原位析出。激光功率分別為1.25kW和1.50 kW時(shí)，熔池稀釋率模擬計(jì)算結(jié)果分別為62.50％、72.22％，實(shí)測(cè)結(jié)果分別為64.41％、79.31％，模擬計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況吻合較好。涂層顯微硬度值分別為415.74HV0.2、441HV0.2，相對(duì)基材分別提高了2.7及2.6倍。涂層中大尺寸未溶解TiC顆粒的納米硬度為30.219 Gpa，小尺寸原位析出的TiC顆粒的納米硬度為19.755 Gpa，小尺寸TiC顆粒的納米硬度受基

3、體影響較大。
　　在電解鎳表面制備的TiC/Ni3Al涂層，溫度在2700K以上時(shí)，TiC在Ni-Al合金熔體中發(fā)生溶解，然后原位析出。激光功率分別為1.25 kW和1.75 kW時(shí)，熔池稀釋率模擬計(jì)算結(jié)果分別為61.54％、73.91％，實(shí)測(cè)結(jié)果分別為66.67％、78.30％，模擬計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況吻合較好。涂層顯微硬度值分別為479.9HV0.2、456.6HV0.2，相對(duì)基材分別提高了4.72及4.49倍。
　　在T

4、i-6Al-4V合金表面制備的TiC/TiAl涂層，TiC在Ti-Al合金熔體中未發(fā)生溶解和析出。激光功率分別為1.25 kW和1.50 kW時(shí)，熔池稀釋率模擬計(jì)算結(jié)果分別為46.4％、57.7％，實(shí)測(cè)結(jié)果分別為43.5％、54.5％，模擬結(jié)果與實(shí)際情況吻合較好。由于涂層中存在大量未溶TiC顆粒，涂層的顯微硬度分布不均勻。
　　原位顆粒增強(qiáng)復(fù)合涂層的形成機(jī)制為:在激光束流輻照下，Al+TiC混合粉末在基材表面熔化形成熔池，Al與基